ES2337385T3

ES2337385T3 - Bolsa de filtro para una aspiradora, asi como su uso.

Info

Publication number: ES2337385T3
Application number: ES06018324T
Authority: ES
Inventors: Jan c/o EUROFILTERS N.V. Schultink; Ralf Dr. c/o Eurofilters N.V. Sauer
Original assignee: Eurofilters NV
Current assignee: Eurofilters NV
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2010-04-23
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: ATE450305T1; US20090031683A1; ES2359738T3; RU2429047C2; EP1795247B1; DE502006009126D1; NO20083107L; EP1960084B1; CN101330959B; AU2006326316A1; ES2604587T3; EP1960083A1; DE502006005502D1; AU2006326316B2; AU2006326368A1; EP1960083B1; WO2007068408A1; EP1795247A1; DE102005059214B4; CN101330959A

Abstract

Bolsa de filtro para una aspiradora constituida por un material de filtro que comprende al menos tres capas, estando unidas por una unión de soldadura al menos dos capas que están constituidas por al menos una capa de tela no tejida y al menos una capa de no tejido de fibra que contiene fibras cortadas y/o filamentos, con la condición que la proporción de área comprimida del patrón de soldadura ascienda como máximo al 5% de la superficie de la superficie permeable de la bolsa de filtro y que, referido a la superficie permeable total de la bolsa de filtro, en promedio estén presentes como máximo 19 uniones de soldadura por 10 cm2.

Description

Bolsa de filtro para una aspiradora, así como su uso.

La presente invención se refiere a una bolsa de filtro para una aspiradora que comprende al menos tres capas, estando unidas por una unión de soldadura al menos dos capas que están constituidas por al menos una capa de tela no tejida y una capa de no tejido de fibra, ajustándose una alta voluminosidad debido al pequeño número de uniones de soldadura por área. La invención se refiere además al uso de una bolsa de filtro de este tipo.

En los últimos años se han dado a conocer numerosos desarrollos que desde hace tiempo se ocupan de mejorar las bolsas de filtro de papel o papel y tisú de una o varias capas conocidas en el estado de la técnica. El documento DE 3 812 849 describe bolsas de filtro de polvo con una capa exterior de papel de filtro y una tela no tejida de microfibra fundida y soplada interna (Melt-Blown). Por ejemplo, los documentos US 4.589.894 y US 5.647.881 dan a conocer una bolsa de filtro de varias capas de telas no tejidas (SMS). Estas invenciones se ocupan principalmente de la mejora de la separación del polvo. En los documentos EP 1 258 277 B1 y EP 0 960 645 B1 se describen combinaciones de telas no tejidas que poseen un periodo de servicio y capacidad de separación del polvo especialmente altos. El documento EP 1 362 627 A1 describe bolsas de filtro con una construcción de varias capas en la que las distribuciones del diámetro de fibra presentan gradientes en la capa de filtro de polvo grueso y en la capa de filtro de polvo fino. En el documento EP 1 254 693 A2 se describe una bolsa de aspiradora en la que antes de una capa de filtro está presente una capa de prefiltro de una tela no tejida dispuesta en seco electrostáticamente eficaz.

Además, en el documento EP 1 197 252 A1 se describe un medio de filtro de una tela no tejida de fibra de lámina que está constituido por fibras fibriladas dispuestas en seco electrostáticamente cargadas que se unen entre sí mediante soldadura por ultrasonidos. Para conseguir una resistencia suficiente de la tela no tejida, es esencial que se presenten al menos dos puntos de soldadura por ultrasonidos por cm^{2}. De esta manera se consigue que las fibras individuales se unan directamente entre sí mediante uniones de soldadura por ultrasonidos. Como ventaja de aquel medio de filtro se nombra que la velocidad de acabado en comparación con el enfieltrado de la napa de fibras es mayor con un material no tejido de vidrio textil y puede evitarse la resistencia al aire del material no tejido de vidrio textil. En la solicitud anteriormente mencionada se prevé además que la tela no tejida de fibra de lámina también pueda unirse con otras capas de tela no tejida. En el medio de filtro del documento EP 1 197 252 A1 es sobre todo desventajoso que la capacidad de almacenamiento de polvo de este material sea insuficiente para la aplicación como medio de filtro para bolsas de aspiradora.

Partiendo de esto, es el objetivo de la presente invención especificar una bolsa de filtro cuyo material de filtro presente una densidad aparente (bulk density) especialmente baja en comparación con los que se han descrito en el estado de la técnica para conseguir una capacidad de almacenamiento de polvo superior. La bolsa de filtro deberá presentar además una construcción en la que la estructura y, por tanto, las ventajosas propiedades asociadas de la capa de fibra sin consolidar se conserven a ser posible en gran parte.

Según la invención se propone una bolsa de filtro para una aspiradora con un material de filtro que destaca especialmente porque presenta una construcción de al menos tres capas, estando unidas al menos dos capas que están constituidas por al menos una capa de tela no tejida y al menos una capa de no tejido de fibra por uniones de soldadura, trabajándose en las uniones de soldadura a ser posible con menos uniones de soldadura referidas al área permeable total de la bolsa de filtro. Según la presente invención esto se consigue, referido a la superficie permeable total de la bolsa de filtro, estando presentes en promedio como máximo 19 uniones de soldadura por 10 cm^{2}, preferiblemente como máximo 10 uniones de soldadura y con especial preferencia como máximo 5 uniones de soldadura. La proporción de área comprimida del patrón de soldadura asciende en este caso como máximo al 5%, preferiblemente como máximo al 2% y con especial preferencia como máximo al 1% de la superficie permeable de la bolsa de filtro.

En una forma de realización ventajosa, la bolsa de filtro presenta la característica adicional que la porosidad total promedio (Average Total Porosity) asciende al menos al 65%, preferiblemente al menos al 80%, de manera muy especialmente preferida al menos al 95%.

En otra forma de realización ventajosa, la mediana promedio del diámetro de poro (Average Median Pore Diameter) asciende al menos a 120 \mum, más preferiblemente al menos a 150 \mum, más preferiblemente al menos a 180 \mum y de manera muy especialmente preferida al menos a 200 \mum.

El procedimiento de medición para determinar la porosidad total promedio o la mediana promedio del diámetro de poro según la presente invención se describe más detalladamente mediante las Figuras 15 a 17.

Debido a que sólo está presente un pequeño número de uniones de soldadura en comparación con el material de filtro según el documento EP 1 197 252 A1, el espesor y, por tanto, la voluminosidad (bulk) del material aumenta claramente con la misma masa por unidad de superficie. Debido a la baja densidad aparente (bulk density) del material compuesto, el material presenta una alta capacidad de almacenamiento de polvo.

En relación con la geometría, es decir, la distribución de uniones de soldadura sobre la superficie permeable de la bolsa de filtro, la presente invención no está sujeta a ningún tipo de limitación con la condición de que como máximo estén presentes 19 uniones de soldadura por 10 cm^{2}, referidos a la superficie permeable de la bolsa de filtro. En este caso, las uniones de soldadura pueden estar distribuidas en principio uniformemente, es decir, a distancias igual, por toda la superficie, o bien también no uniformemente. Por tanto, la invención también comprende formas de realización en las que las uniones de soldadura sólo están presenten en un gran número en determinadas regiones y en las que luego se forman mayores superficies libres que luego se separan de nuevo por un elevado número de uniones de soldadura de una siguiente superficie libre mayor. Siempre es un criterio esencial que no se supere respectivamente el número máximo de uniones de soldadura especificado en la reivindicación 1. Además, las propias uniones de soldadura pueden formarse en diferentes geometrías. Así pueden utilizarse uniones de soldadura con forma de punto, forma de línea, forma de estrella o también forma de barra. Con respecto a la configuración exacta de las uniones de soldadura, además del número de uniones de soldadura como criterio limitante, sólo debe considerarse la proporción de área comprimida del patrón de soldadura que, como se ya expuso al principio, asciende como máximo al 5%, preferiblemente como máximo al 2% y con especial preferencia sólo como máximo al 1%.

Desde el punto de vista de los materiales, la capa de no tejido de fibra de la invención, que está presente en un material compuesto con la capa de tela no tejida, comprende todas las fibras cortadas y/o filamentos de por sí conocidos en el estado de la técnica. Por fibras cortadas también se entiende en el sentido de la invención fibras de lámina fibriladas (fibras fibriladas) y fibras onduladas, las fibras cortadas en el sentido de la invención también pueden estar cargadas en este caso, preferiblemente electrostáticamente.

Como fibras onduladas han demostrado ser especiales aquellas que presentan una estructural espacial como, por ejemplo, una estructura en zigzag, de onda y/o de espiral. La ventaja de las fibras de este tipo es que también pueden elevar claramente la voluminosidad del medio.

La fibra ondulada puede ser en este caso una fibra mecánicamente ondulada, una fibra autoondulada y/o una fibra ondulada de dos componentes. Las fibras autoonduladas se describen, por ejemplo, en la patente EP 0 854 943, así como en el documento PCT/GB 00/02998. Las fibras onduladas de dos componentes pueden obtenerse, por ejemplo, por Chisso Corporation en Japón y las fibras cortadas de poliéster onduladas del tipo espiral en Gepeco en EE.UU.

En la invención pueden utilizarse fibras cortadas que se seleccionan de fibras naturales y/o fibras químicas. Ejemplos de fibras químicas son especialmente poliolefinas y poliésteres. Ejemplos de fibras naturales son celulosa, fibras de la madera, miraguano, lino.

La capa de no tejido de fibra de la invención está constituida en este caso por fibras o filamentos depositados sueltos. Los procedimientos de deposición se conocen del estado de la técnica de las telas no tejidas. En este caso, en la fabricación de telas no tejidas se realizan las etapas de proceso principales Tratamiento del material de partida -> Formación del no tejido -> Solidificación del no tejido -> Acabado del no tejido. La napa de fibras todavía sin unir suelta producida en la formación del no tejido se llama en este caso no tejido de fibra (web) (véase Vliesstoffe, W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH, 2000). Mediante la etapa de unión del no tejido, la tela no tejida que presenta una resistencia suficiente para, por ejemplo, bobinarse en bobinas se forma a partir del no tejido de fibra. Por tanto, esta última etapa mencionada no se realiza según la invención durante la fabricación de la capa de no tejido de fibra, en su lugar, el no tejido de fibra se une a una capa de tela no tejida.

La bolsa de filtro según la invención no está sometida a limitaciones con respecto a la disposición de las capas y al número de las capas con la condición de que respectivamente al menos dos capas estén constituidas por una capa de tela no tejida y al menos una capa de no tejido de fibra estando estas dos capas unidas entre sí de forma continua por una unión de soldadura, preferiblemente por una unión de soldadura por ultrasonidos como se describe previamente. La capa de tela no tejida del material compuesto anteriormente descrito es en este caso preferiblemente una capa de apoyo o de soporte y presenta una masa por unidad de superficie de al menos 5 g/m^{2}. Como la propia capa de tela no tejida se usa favorablemente un material no tejido de vidrio textil. Por un material no tejido de vidrio textil se entiende en este caso cualquier material permeable al aire que pueda servir de capa de soporte o de refuerzo. Puede ser una tela no tejida, un material tejido o un torzal. Preferiblemente está constituido por un polímero termoplástico para facilitar la soldabilidad con la capa de no tejido de fibra. Ejemplos de materiales no tejidos de vidrio textil son telas hiladas. Pero también pueden ser telas no tejidas dispuestas en seco o en húmedo que poseen una suficiente estabilidad mecánica. La masa por unidad de superficie de una capa de tela no tejida de este tipo se encuentra según la presente invención preferiblemente entre 10 y 200 g/m^{2}, con especial preferencia entre 20 y 100 g/m^{2}. La masa por unidad de superficie en g/m^{2} se determinó en este caso según DIN EN 29073-1. Con respecto a la masa por unidad de superficie de la capa de no tejido de fibra debe mencionarse que ésta se ha determinado indirectamente mediante el material compuesto de la capa de tela no tejida y la capa de no tejido de fibra ya que la determinación de la masa por unidad de superficie de la capa de no tejido de fibra no es posible a solas debido a su estructura suelta. Por este motivo, la determinación se realizó mediante un procedimiento de resta, es decir, se determinó la masa por unidad de superficie de todo el material compuesto, es decir, del material compuesto de la capa de tela no tejida y de la capa de no tejido de fibra y luego se restó de nuevo la masa por unidad de superficie de la capa de tela no tejida que puede determinarse por separado.

El espesor del material compuesto anteriormente descrito de la capa de tela no tejida y de la capa de no tejido de fibra se encuentra entre 1 y 7 mm, preferiblemente entre 2 y 4 mm. La determinación del espesor se realizó en este caso según EDANA 30.5-99 punto 4.2. Como aparato se usó en este caso un VDM 01 que puede comprarse de Karl Schroder KG en Weinheim. Como las mediciones según los procedimientos 4.1, 4.2 ó 4.3 condujeron a resultados muy diferentes, las mediciones de los materiales compuestos según la invención, es decir, materiales compuestos, se realizaron fundamentalmente según el procedimiento 4.2.

La bolsa de filtro según la invención puede presentar evidentemente como se describe previamente otras capas, además del material compuesto de la capa de tela no tejida y de la capa de no tejido de fibra. Así, una bolsa de filtro según la invención puede construirse, por ejemplo, a partir de tres capas estando en este caso la capa de no tejido de fibra encerrada tipo sándwich entre dos capas de tela no tejida que luego hacen de capa de apoyo o de soporte. Además, la bolsa de filtro según la invención todavía puede presentar, como según los requisitos, otras capas de filtro fino con diferentes propiedades de filtro. Como capas de filtro fino se usan en este caso capas de no tejido hilado de filtro fino. Las capas de no tejido hilado de filtro fino en el sentido de la invención son capas correspondientes que son adecuadas para separar partículas finas. Las telas de no tejido hilado de fibras finas habituales se forman según el procedimiento de no tejido hilado-fundido y soplado (Meltblowingprocess), el procedimiento de no tejido hilado por evaporación (Flashspinning-process) o el procedimiento de no tejido hilado electrostático (Electrostatic spunbonding). Se remite en cuanto al contenido al libro Vliesstoffe de W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH 2000, capítulo 4. Sin embargo, en el sentido de la invención, las capas de filtro fino también pueden estar constituidas por telas no tejidas dispuestas en seco de fibras electrostáticamente cargadas.

La bolsa de filtro según la invención se une entre sí en este caso preferiblemente mediante una unión de soldadura por ultrasonidos continua por todas las capas, es decir, por la capa de tela no tejida y la capa de no tejido de fibra, así como las otras capas. Pero la bolsa de filtro según la invención también comprende formas de realización en las que sólo están presentes uniones de soldadura de la capa de tela no tejida con la capa de no tejido de fibra y las otras capas o bien mediante adhesión o mediante otro procedimiento de unión con el material compuesto de la capa de tela no tejida y la capa de no tejido de fibra. La invención también comprende formas de realización, por ejemplo, en forma de una construcción de tres capas situándose entonces la otra capa únicamente suelta sobre el material compuesto sobre la capa de no tejido de fibra y la capa de tela no tejida y realizándose sólo una unión del lado del borde.

La bolsa de filtro según la invención es especialmente adecuada como bolsa de filtro de polvo.

La invención se explica más detalladamente a continuación mediante las Figuras 1 a 14.

Las Figuras 1 a 9 muestran esquemáticamente en sección cómo puede construirse el material de filtro de la bolsa de filtro según la invención.

La Figura 1 muestra en este caso una construcción de dos capas a partir de una capa 1 en forma de una capa de tela no tejida que en la Figura 1 es un material no tejido de vidrio textil. Esta capa 1 de material no tejido de vidrio textil está unida mediante uniones de soldadura por ultrasonidos con una capa 2 no tejida de fibra. En la Figura 1 no está ilustrada la otra capa requerida según la invención.

La estructura de la construcción de la forma de realización representada en la Figura 2 se corresponde esencialmente con la de la Figura 1, pero con una capa adicional de un medio 3 de filtro fino que aquí representa la tercera capa. El lado de flujo de entrada preferido está marcado por flechas. La capa 3 de filtro fino está constituida en este caso por, por ejemplo, un no tejido fundido y soplado.

La Figura 3 muestra de nuevo otro ejemplo a partir de la Figura 2 con una capa 4 protectora adicional que aquí está dispuesta en el lado del flujo de salida. Esta capa 4 protectora puede ser un material no tejido de vidrio textil, preferiblemente un no tejido hilado.

La forma de realización que se muestra en la Figura 4 se conecta a partir de una capa de una tela 1 no tejida con una capa 2 no tejida de fibra fijada a la misma mediante soldadura como se describe previamente estando conectada en este caso adicionalmente en el lado del flujo de entrada una capa de un no tejido 4 protector. La tela 1 no tejida es en este caso especialmente una tela no tejida fundida y soplada.

La Figura 5 se diferencia de la Figura 4 por una capa 3 de tela no tejida de microfibra adicional dispuesta en el lado del flujo de salida.

El ejemplo de la estructura según la invención que se muestra en la Figura 6 parte de la construcción según la Figura 5, sin embargo luego presenta aquí en el lado del flujo de salida una capa 4 protectora adicional.

La Figura 7 muestra ahora un laminado de 2 capas de tela 1 no tejida, capas unidas entre sí mediante puntos de soldadura por ultrasonidos, entre el que se encuentra la capa 2 no tejida de fibra.

La Figura 8 reproduce una forma de realización de la estructura según la invención que parte de la Figura 7, sin embargo aquí sólo con una capa de un medio 3 de filtro dispuesta en el lado del flujo de salida.

La Figura 9 muestra una estructura que parte de la Figura 8 con una capa 4 adicional en el lado del flujo de salida. En las Figuras 1 a 9 descritas anteriormente, las construcciones respectivas sólo se describen esquemáticamente según la sucesión de capas. Entonces, las construcciones anteriormente descritas están preferiblemente unidas entre sí mediante uniones de soldadura por ultrasonidos.

En las Tablas 1 a 11 (Figuras 10 a 12) se resumen ahora los resultados de medición que se han logrado mediante las formas de realización anteriormente descritas según las Figuras 1, 3 y 4 en comparación con una forma de realización según el documento EP 1 197 252 A1. En los ejemplos según las Figuras 1, 3 y 4 se utilizó un material compuesto que presentaba 0,2 puntos de soldadura por cm^{2}. En los ejemplos comparativos se eligieron 2,5 puntos de soldadura por cm^{2}. Como se deduce de las Tablas 1 a 11, los materiales según la invención destacan especialmente porque son del 15 al 42% más gruesos que los materiales de comparación. En este caso debe indicarse especialmente que esto conduce a que la voluminosidad de los materiales según la invención también sea mayor una dimensión correspondiente, concretamente del 15 al 42%, que en los ejemplos comparativos. El efecto superior de los materiales según la invención que, por tanto, presentan una capacidad de almacenamiento de polvo alta superior a la promedio se basa ahora en esta voluminosidad extremadamente alta (véase también la Figura 14).

La Figura 13a muestra ahora en forma de una gráfica en 3D cómo repercute el bajo número de puntos de soldadura sobre la estructura del material. En la Figura 13a se muestra en este caso un material que se corresponde con la estructura según la Figura 7, es decir, es un material que está constituido por una capa de no tejido de fibra que está unida entre dos capas de no tejido hilado mediante uniones de soldadura por ultrasonidos. En el caso del ejemplo según la Figura 13a se usaron aproximadamente 0,2 puntos de soldadura por cm^{2}. La Figura 13a muestra gráficamente el diseño de tipo almohadilla que conduce a la alta voluminosidad que se describe previamente. En el caso del ejemplo según la Figura 13a, en este caso se utilizaron el 100% de fibras divididas de polipropileno como capa de no tejido de fibra. La tela no tejida también está constituida por polipropileno. La construcción del medio de filtro representado en la Figura 13b se corresponde análogamente a la que ya se ha descrito en la Figura 13a, sin embargo con la diferencia de que aquí están presentes 2,5 puntos de soldadura por cm^{2}. Esto explica que mediante el diseño según la invención en forma de un bajo número de uniones de soldadura se consiga una clara ventaja con respecto a la voluminosidad del material.

Como ahora se representa en la Figura 14, la configuración según la invención conduce a un claro aumento de la capacidad de almacenamiento de polvo en comparación con los medios de filtro que se describen en el estado de la técnica que presentan 2,5 puntos de soldadura por cm^{2}. Los resultados de medición representados en la Figura 14 se realizaron del siguiente modo:

Aspiradora usada:: Miele Performance 2300

\quad: Tipo: HS 05

\quad: Modelo: S749

\quad: Nº: 71683038

Ajuste de potencia:: Máximo

Tamaño de las bolsas de filtro:: 295 mm x 270 mm

Polvo de prueba:: DMT tipo 8

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Procedimiento de prueba: La bolsa de polvo que va a probarse se coloca en el aparato después de que el aparato se haya calentado durante 10 minutos. El caudal sin carga de polvo se lee después de 1 min de funcionamiento del aparato. A continuación se aspira la primera porción de polvo de 50 g en el plazo de 30 s. Después de 1 min se lee el caudal que va a ajustarse (en m^{3}/h). Esta etapa se repite correspondientemente para las siguientes adiciones de polvo hasta que se hayan añadido 400 g de polvo.

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Medio de filtro:

No tejido hilado 17 g/m^{2}, no tejido de fibra 50 g/m^{2},

No tejido hilado 17 g/m^{2 }

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Patrón de soldadura:

1. 2,5 puntos/cm^{2}, uniformemente distribuidos

2. 0,2 puntos/cm^{2}, uniformemente distribuidos

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Los valores de medición reproducidos en los ejemplos se determinaron mediante los siguientes procedimientos de determinación.

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Espesor:

EDANA 30,5-99 punto 4.2, aparato: VDM 01 que puede comprarse de Karl Schröder KG, Weinheim.

Como las mediciones según el procedimiento 4.1, 4.2 ó 4.3 condujeron a resultados muy diferentes, las mediciones de los laminados según la invención se realizaron fundamentalmente según el procedimiento 4.2 (for bulky nonwovens with a maximum tickness of 20 mm, "para no tejidos voluminosos con un espesor máximo de 20 mm").

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Masa por unidad de superficie [g/cm^{2}]: DIN EN 29073-1

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Voluminosidad (bulk) [cm^{3}/g]:

Espesor (EDANA 30,5-99 punto 4.2)/masa por unidad de superficie (DIN EN 29073-1)

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Densidad aparente (bulk density) [g/cm^{3}]:

Masa por unidad de superficie (DIN EN 29073-1)

Espesor (EDANA 30,5-99 punto 4.2)

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En la Figura 15 se ilustra esquemáticamente el principio de medición para determinar la porosidad total promedio y la mediana del diámetro de poro.

La Figura 16 muestra un dispositivo que se utiliza en la determinación de la porosidad total promedio y de la mediana del diámetro de poro.

La tabla 9 (Figura 17) reproduce los valores de medición referentes a la porosidad total promedio y a la mediana del diámetro de poro.

Los valores de medición se determinaron en este caso según el procedimiento especificado más adelante.

Para determinar la porosidad total promedio y la mediana del diámetro de poro se usó la metodología de la extrusión de un líquido de humectación. Las mediciones se realizaron mediante un porosímetro de extrusión de líquidos PMI. A continuación se remite a las Figuras 15 y 16.

1. Principio de medición

Como la energía superficial libre del sistema líquido 20 de humectación/muestra 12 es inferior a la energía superficial libre del sistema aire/muestra 12, los poros de una muestra se llenan espontáneamente del líquido 20 de humectación. En este caso, el líquido 20 de humectación puede eliminarse de los poros elevando la presión 22 diferencial de un gas 18 inerte sobre la muestra 12. Se mostró que la presión 22 diferencial necesaria para desplazar el líquido 20 de humectación de un poro se determina por el tamaño del poro (Akshaya Jena, Krishna Gupta, "Characterization of Pore Structure of Filtration Media", Fluid Particle Separation Journal, 2002, 4 (3), pág. 227-241). La correlación entre la presión 22 diferencial del gas 18 inerte y el tamaño de poro se reproduce por la ecuación 1

(1)p = 4 \gamma cos\theta / D

mostrando p la presión 22 diferencial de una gas inerte sobre la muestra, \gamma la tensión superficial del líquido de humectación, \theta el ángulo de contacto del líquido 20 de humectación sobre la superficie del poro y D el diámetro de poro cuya definición para una sección transversal irregular se reproduce por la siguiente ecuación (2).

(2)D = 4 (sección transversal) / (perímetro de la sección transversal)

Si la muestra 12 se coloca sobre una membrana 25 y los poros de la muestra 12 y de la membrana 25 están llenos de un líquido 20 de humectación, la aplicación de una presión 23 sobre la muestra 12 conduce a un desplazamiento 23 del líquido fuera de los poros de la muestra 12 y a una emanación 24 del líquido 20 por la membrana 25. Si el poro más grande de la membrana 25 es más pequeño que el poro más pequeño de interés de la muestra 12, aunque el líquido 20 se desplace de los poros de interés de la muestra 12 y fluya fuera de la membrana 25, la presión 22 no será suficiente para eliminar completamente el líquido 20 de los poros de la membrana 25, el gas no podrá fluir a través de los poros llenos de líquido de la membrana 25. Por tanto, mediante la presión 22 diferencial y el volumen que fluye del líquido 20 puede determinarse el diámetro o el volumen de los poros (A. Jena y K. Gupta, "A Novel Technique for Pore Structure Characterization without the Use of Any Toxic Material", Nondestructive Characterization of Materials XI, editor: Robert E. Green, Jr., B. Boro Djordjevic, Manfred P. Hentschel, Springer-Verlag, 2002, pág. 813-821).

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2. Modelo experimental

La metodología de la extrusión de líquidos se basa en el porosímetro 5 de extrusión de líquidos PMI (Figura 16). La cámara 6 de muestra del porosímetro 5 está constituida en este caso por un recipiente de PVC cilíndrico cuyo diámetro asciende a 45 mm y su profundidad a 45 mm. Una red 7 abierta de malla relativamente amplia fabricada de alambre de acero inoxidable descansa sobre un listón en el fondo de la cámara 6 de muestra. Por debajo de la red 7, la cámara 6 de muestra está unida mediante un tubo 8 flexible que asciende a unos pocos mm de diámetro con la parte inferior de un recipiente 9 acrílico cilíndrico cuyo diámetro asciende a 40 mm y su profundidad a 40 mm. En este caso, el recipiente 9, así como su tapa 10, están colocados sobre una báscula 11 (fabricante: Mettler, resolución de peso 0,0001 g). Un inserto 13 cilíndrico (40 mm de diámetro, 40 mm de altura) se coloca sobre la muestra 12 dentro de la cámara 6 de muestra. La parte superior del inserto 13 presenta en este caso una muesca para una junta 14 tórica. Un dispositivo 15 neumáticamente accionado que presenta un pistón 16 guiado en un cilindro se monta sobre la cámara 6 de muestra. El pistón 16 es hueco para garantizar un paso del gas 18 de prueba a la cámara 6 de muestra. Un disco 17 plano de acero inoxidable que está soldado a la parte inferior del pistón 16 presiona el inserto 13 contra la junta 14 tórica sobre la parte superior del inserto 13 y así impide un escape del gas 18 de prueba. El control del pistón 16 se realiza neumáticamente. En este caso se realiza una alimentación separada del gas 18 de prueba y del gas 19 para accionar el pistón 16.

3. Líquido de humectación

En todos los experimentos se usó como líquido de humectación Galwick, un polímero perfluorado (1,1,2,3,3,3,-hexafluoropropeno oxidado y polimerizado). El líquido es inerte, la tensión superficial asciende a 16 dinas/cm. Debido a la muy baja tensión superficial del líquido de prueba, el ángulo de contacto se encuentra próximo a 0° (Vibhor Gupta y A.K. Jena, "Substitution of Alcohol in Porometers for Bubble Point Determination", Advances in Filtration and Separation Technology, American Filtration and Separation Society, 1999, 13b, pág. 833-844).

4. Gas de prueba

En todos los experimentos se usó aire comprimido seco y purificado. Para eliminar las partículas sólidas, el aire se filtró, la humedad se eliminó mediante los procedimientos de secado estándar conocidos para el experto por el estado de la técnica.

5. Realización automática de las pruebas, adquisición y tratamiento de datos

La realización de las pruebas, la adquisición de datos, así como la reducción de datos, se realizaron de forma completamente automática usando un ordenador y un software adecuado. La realización del procedimiento de prueba después de cargar la cámara 6 de muestra con una muestra 12 se realizó automáticamente de manera que pudieron obtenerse resultados precisos y reproducibles.

6. Procedimiento de prueba a) Preparación del instrumento de medición

La cámara 6 de muestra, el recipiente 9 sobre la báscula 11, la red 7 en el fondo de la cámara 6 de muestra y el inserto 13 se limpiaron con alcohol para eliminar impurezas. Las juntas 14 tóricas también se limpiaron y se engrasaron. Sobre la red 7 se colocó una membrana 25 Millipore con un diámetro de poro máximo de 0,45 \mum. En este caso debe prestarse atención a que la membrana 25 esté intacta, es decir, no presente defectos, grietas u otros desperfectos ya que si no esto puede conducir a falsificaciones del resultado de medición. Entonces se añadió líquido 20 de humectación al recipiente 9 que fluía por el tubo 8 a la cámara 6 de muestra. En este caso se añadió tanto líquido 20 de humectación que se consiguió un nivel de líquido en la cámara 6 de muestra de manera que el líquido 20 cubría uniformemente y completamente la red 7. De esta manera se garantiza una humectación completa de la membrana. Después de un cierto tiempo se ajustó una constancia del indicador de la báscula 11, por lo que pudo observarse que se había alcanzado un estado estacionario.

b) Preparación de las muestras

Para la medición se usaron bolsas de filtro de un material de bolsa de filtro que estaba constituido por un material compuesto de una capa de no tejido de fibra encerrada entre 2 capas de tela no tejida. Las capas de tela no tejida (capas no tejidas hiladas) se forman a partir de fibras de polipropileno. La capa de no tejido de fibra está constituida por fibras cortadas de polipropileno (fibras divididas con 60 mm de longitud). El material de filtro está unido en este caso por uniones de soldadura por puntos que se introdujeron mediante soldadura por ultrasonidos. Se investigaron 3 muestras con un número diferente de puntos de soldadura, concretamente 16, 70 y 95, referidos respectivamente a 100 cm^{2}, que estaban uniformemente distribuidos por la superficie. Entonces, de las bolsas de filtro se perforaron muestras 12 circulares de 45 mm de diámetro. Las muestras 12 se pesaron y el espesor se determinó según EDANA 30.5 - 99 punto 4.2 (véase para esto la pág. 8, línea 3-13), pudiendo sólo facilitarse con dificultad información sobre el espesor, lo que se atribuye a la naturaleza blanda y a la superficie irregular de la muestra 12. Se calculó la densidad aparente \rho_{b}. Esta densidad aparente se corresponde con la de la muestra seca. La capa superior de la muestra 12 se grabó con un cuchillo (cuchillo Stanley). Cada corte tenía 10 mm de longitud y 1 mm de ancho. Para encontrar un número suficiente de cortes, las muestras 12 se investigaron con un número diferente de cortes. Basándose en los resultados que se obtuvieron con estas muestras 12 se encontró que son suficientes cinco cortes por muestra 12; por lo que todas las investigaciones se realizaron con cinco cortes por muestra 12. La disposición de los cinco cortes se realizó en este caso en analogía a la disposición de los puntos en un cinco en un dado.

c) Humectación y carga de la muestra

La muestra se introdujo en un recipiente que contenía líquido 20 de humectación. En este caso, la muestra 12 absorbió el líquido 20 de humectación y mostró una tendencia al hinchamiento. En este caso se prestó atención a que la muestra 12 no se sumergiera completamente en el líquido 20 para evitar inclusiones de aire en la muestra 12. La muestra 12 humectada se colocó a continuación sobre la membrana 25 dentro de la cámara 6 de muestra. La junta 14 tórica se colocó sobre la muestra 12 y el inserto 13 sobre la junta 14 tórica.

d) Realización de la prueba

Todas las informaciones referentes a la muestra 12, incluido el número de identificación, se guardaron en un ordenador. También se introdujeron las unidades, así como las distintas funciones que iban a medirse. A continuación de esto se realizó la prueba.

El pistón 16 se bajó controlado por ordenador para presionar el inserto 13 sobre la junta 14 tórica. Para evitar fugas se aplicó una presión predeterminada sobre la junta 14 tórica. La báscula 11 se taró. A continuación, el gas 18 de prueba se introdujo lentamente por el pistón 16 a la superficie de la muestra 12. La presión 22 del gas se controló por ordenador, se elevó en pequeños incrementos, así se consiguió un ajuste de un equilibrio del sistema antes de la grabación de los datos. El ordenador guardó los datos de presión y del cambio de peso del líquido mediante la báscula 11. Los resultados también se representaron gráficamente para seguir el progreso de la prueba. Para obtener los resultados al final de la prueba, los datos se expresaron de distinta forma.

7. Resultados

El dispositivo 5 de medición registró mediante la báscula 11 el aumento de peso del líquido 20 de humectación que fue desplazado de la muestra 12 y recalculó el peso del líquido 20 mediante la densidad en el volumen correspondiente. Este resultado representa el volumen de poros acumulado. El diámetro de poro se calculó igualmente a partir de la presión del gas del gas 18 de prueba determinada mediante el dispositivo 5 de medición que se usó para desplazar el líquido 20 de humectación de los poros de la muestra 12. Así pudo registrarse el volumen de poros acumulado en función del diámetro de poro. La porosidad P (en %) se calculó a partir de la densidad aparente \rho_{b} y del volumen de poros total V según la ecuación (3).

(3)P = (V \rho_{b}) x 100

Mediante el dispositivo 5 de medición también pudo calcularse la mediana del diámetro de poro. La mediana del diámetro de poro se define tal que el 50% del volumen de poros total resulta de poros que son mayores que el poro medio y el 50% del volumen de poros total resulta de poros que son más pequeños que el poro medio. La media aritmética de varias mediciones de las muestras usadas se reproduce en la Tabla 9 (Figura 17). Como se deduce de la Tabla 9, el material de filtro según la invención de la bolsa presenta una porosidad total promedio extremadamente alta de hasta el 96,8%. Al aumentar el número de uniones de soldadura disminuye la porosidad total hasta un valor del 67,4%. Correspondientemente, se reduce la mediana promedio del diámetro de poro de 201,8 \mum a 129,1 \mum. Como muestran los resultados, las bolsas de filtro según la invención presentan una porosidad extremadamente alta, lo que en último lugar conduce a una capacidad de almacenamiento de polvo superior a la promedio.

8. Discusión del procedimiento de medición

En la metodología de medición usada, el diámetro de poro y el volumen de poros de una muestra se calcula a partir de la presión del gas medida que se necesita para desplazar el líquido de humectación de los poros, así como a partir del volumen medido de líquido desplazado de los poros. Los poros en las capas de tela no tejida aplicadas arriba y abajo (capas de no tejido hilado) de la muestra son mucho más pequeños que los poros de la capa de no tejido de fibra en la capa intermedia. De la ecuación 1 es evidente que la presión del gas que se necesita para desplazar un líquido de las capas aplicadas arriba y abajo debe ser mucho mayor que la que es necesaria para la capa de no tejido de fibra. Durante la investigación de las bolsas de filtro, un desplazamiento del líquido 20 de los poros de la capa de no tejido de fibra intermedia sólo se realiza después de que se realice el líquido de los poros de la capa de no tejido hilado aplicada arriba. La alta presión que se necesita para desplazar el líquido de los poros pequeños de la capa de no tejido hilado aplicada arriba también desplazará líquido de los poros mayores de la capa de no tejido de fibra intermedia; así, el diámetro de los poros pequeños de la capa de no tejido hilado aplicada arriba se mide como el diámetro de los poros en la capa de no tejido de fibra como capa intermedia. El volumen de poros determinado se encuentra próximo al volumen de poros de la capa intermedia ya que el volumen de los poros pequeños es despreciable en las capas muy finamente definidas aplicadas arriba y abajo en comparación con el gran volumen de poros grandes en la capa intermedia gruesa.

El procedimiento de prueba que se usó en esta investigación también incluye la aplicación de varios cortes sobre la capa superior. En la capa superior se hicieron grandes aberturas mediante los cortes de manera que el gas de prueba en los poros pequeños pudo pasar a la capa superior. En este caso no se realizó ninguna medición del diámetro y del volumen de los poros pequeños en la capa superior. Así, el desplazamiento del líquido de la capa intermedia se realizó a presiones pequeñas que guardan relación con los poros grandes en la capa de no tejido de fibra. La capa de no tejido hilado aplicada como capa inferior no influyó en la prueba ya que el líquido que se desplazó de los poros de la capa de no tejido de fibra mediante la presión del gas fluyó fácilmente por la capa de no tejido hilado inferior y por tanto la presión del gas no fue adecuada para desplazar líquido de la capa inferior. Así se determinaron el diámetro y el volumen de los poros en la capa de no tejido de fibra con esta prueba.

Claims

1. Bolsa de filtro para una aspiradora constituida por un material de filtro que comprende al menos tres capas, estando unidas por una unión de soldadura al menos dos capas que están constituidas por al menos una capa de tela no tejida y al menos una capa de no tejido de fibra que contiene fibras cortadas y/o filamentos, con la condición que la proporción de área comprimida del patrón de soldadura ascienda como máximo al 5% de la superficie de la superficie permeable de la bolsa de filtro y que, referido a la superficie permeable total de la bolsa de filtro, en promedio estén presentes como máximo 19 uniones de soldadura por 10 cm^{2}.

2. Bolsa de filtro según la reivindicación 1, caracterizada porque la porosidad total promedio asciende al menos al 65%.

3. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porosidad total promedio asciende al menos al 80%.

4. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porosidad total promedio asciende al menos al 95%.

5. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mediana promedio del diámetro de poro asciende al menos a 120 \mum.

6. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mediana promedio del diámetro de poro asciende al menos a 150 \mum.

7. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mediana promedio del diámetro de poro asciende al menos a 180 \mum.

8. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mediana promedio del diámetro de poro asciende al menos a 200 \mum.

9. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en promedio están presentes como máximo 10 uniones de soldadura por 10 cm^{2}.

10. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque como máximo están presentes 5 uniones de soldadura.

11. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las uniones de soldadura están distribuidas uniformemente por la superficie permeable de la bolsa de filtro.

12. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las uniones de soldadura están distribuidas irregularmente por la superficie permeable de la bolsa de filtro.

13. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unión de soldadura tiene forma de estrella, forma de punto, forma de barra y/o forma de línea.

14. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la proporción de área comprimida del patrón de soldadura asciende como máximo al 2%, con especial preferencia como máximo al 1%.

15. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fibras cortadas poseen una longitud entre 1 y 100 mm, preferiblemente entre 3 y 70 mm.

16. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fibra cortada es una fibra fibrilada y/o fibra ondulada y/u otra fibra cortada.

17. Bolsa de filtro según la reivindicación precedente, caracterizada porque la fibra ondulada presenta diferentes estructuras espaciales, preferiblemente de tipo zigzag, onda y/o espiral.

18. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizada porque la fibra ondulada es una fibra mecánicamente ondulada, una fibra autoondulada y/o una fibra de dos componentes.

19. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fibra cortada es una fibra cortada electrostáticamente cargada.

20. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fibra cortada se selecciona de fibras naturales y/o fibras químicas.

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21. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la masa por unidad de superficie de la capa de no tejido de fibra asciende a entre 10 y 200 g/m^{2}, preferiblemente a entre 20 y 100 g/m^{2}.

22. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa de tela no tejida presenta una masa por unidad de superficie de al menos 5 g/m^{2}.

23. Bolsa de filtro según la reivindicación precedente, caracterizada porque la capa de tela no tejida es un material no tejido de vidrio textil, preferiblemente una tela hilada o una capa fundida y soplada.

24. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material compuesto está constituido por dos capas de tela no tejida entre las que está dispuesta la capa de no tejido de fibra.

25. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material compuesto está constituido por una capa de tela no tejida y una capa de no tejido hilado de filtro fino entre las que está dispuesta la capa de no tejido de fibra.

26. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material compuesto comprende al menos otra capa de tela no tejida hilada de filtro fino.

27. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las capas de no tejido hilado de filtro fino presentan diferentes propiedades de filtro.

28. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el lado del flujo de salida está dispuesta una capa de no tejido hilado de filtro fino.

29. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las otras capas están hechas de papel, material de no tejido y/o nanofibras.

30. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque todas las capas están unidas de forma continua mediante la unión de soldadura por ultrasonidos.

31. Bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque mediante la disposición de las uniones de soldadura se presenta un diseño de tipo almohadilla.

32. Uso de la bolsa de filtro según una de las reivindicaciones precedentes como bolsa de aspiradora.