ES2953189T3 - Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta - Google Patents

Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta Download PDF

Info

Publication number
ES2953189T3
ES2953189T3 ES20181885T ES20181885T ES2953189T3 ES 2953189 T3 ES2953189 T3 ES 2953189T3 ES 20181885 T ES20181885 T ES 20181885T ES 20181885 T ES20181885 T ES 20181885T ES 2953189 T3 ES2953189 T3 ES 2953189T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
membrane
fibers
polymeric material
layer
woven mesh
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES20181885T
Other languages
English (en)
Inventor
Mohammad Mokbul Hossain
Christoph Ellenberger
Matteo Camani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sefar AG
Original Assignee
Sefar AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sefar AG filed Critical Sefar AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2953189T3 publication Critical patent/ES2953189T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/028—Net structure, e.g. spaced apart filaments bonded at the crossing points
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B01D39/083—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material of organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/18—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being cellulose or derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/105—Support pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B01D69/127—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction using electrical discharge or plasma-polymerisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B32B5/262—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary characterised by one fibrous or filamentary layer being a woven fabric layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/10—Interconnection of layers at least one layer having inter-reactive properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, e.g. by ultrasonic waves, corona discharge, irradiation, electric currents or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Sonic or ultrasonic waves; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0241—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising electrically conductive fibres or particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B01D2239/0492—Surface coating material on fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0631—Electro-spun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0668—The layers being joined by heat or melt-bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
    • B32B2262/148—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion
    • B32B2307/7145—Rot proof, resistant to bacteria, mildew, mould, fungi

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una membrana compuesta, en el que como capa de soporte está prevista una malla tejida y sobre la capa de soporte está dispuesta una membrana nanofibrosa con estructura porosa, fabricándose la membrana directamente sobre superponiéndose la malla tejida mediante electrohilado de fibras, en donde la malla tejida se produce con al menos dos filamentos diferentes, estando hecho un primer filamento con un primer material polimérico y estando hecho un segundo filamento con un segundo material polimérico, que es diferente al primer polímero. material, y los primeros filamentos están unidos térmicamente a la membrana, mientras que los segundos filamentos no forman una unión térmica a la membrana. Además, la invención se refiere a una membrana compuesta producida mediante dicho método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta
La invención se refiere a un procedimiento para producir una membrana compuesta según la reivindicación 1.
La invención se refiere además a una membrana compuesta según la reivindicación 14.
Pueden extraerse una membrana compuesta genérica y un procedimiento para su producción de los documentos EP 3 366 362 A1 o EP 3231 595 A1. La membrana compuesta conocida comprende una malla tejida como capa de soporte, y una membrana con estructura de poros dispuesta sobre la capa de soporte, en la que la membrana se produce directamente sobre la malla tejida mediante electrohilado ("electrospinning") con formación de fibras superpuestas. La capa de soporte y la membrana se unen mediante un proceso de fusión en caliente o por encolado.
Del documento US 2008/0220676 A1 se puede extraer una prenda que tiene una capa de tejido y una capa de nanofibras recubiertas. En un primer momento, se produce la capa de nanofibras que, posteriormente, recibe un recubrimiento líquido. Después, la capa de fibra así recubierta se une a una capa de tejido.
Puede extraerse un textil compuesto para una prenda de vestir que tiene una capa de tejido interior, una capa de tejido exterior y una capa de barrera que consiste en una membrana no tejida de fibras del documento WO 2013/043397 a 2. La membrana de fibra está provista de un recubrimiento con plasma antes de ser unida a las capas de tejido.
El documento US 2013/0197664 A1 describe un medio filtrante con una membrana electrohilada que se aplica a una estructura de soporte. La estructura de soporte puede ser de metal, cerámica, fibra de vidrio, grafito o un material polimérico. El documento US 10.571.970 B2 se refiere también a una combinación de membrana electrohilada y capas de soporte.
Para el rendimiento general y la estabilidad a largo plazo de una membrana compuesta, el tipo de unión entre la capa de soporte y la membrana es de especial importancia. Por ejemplo, la unión adhesiva puede reducir o bloquear parcialmente los orificios en la malla de soporte y en la membrana, lo que provoca una reducción significativa del rendimiento del flujo de paso y de la superficie específica de la membrana compuesta. Por otro lado, se requiere una conexión firme entre la capa de soporte y la capa de membrana para evitar el riesgo de deslaminación entre ambas capas. La deslaminación de la capa de la membrana suele producirse bajo diversas tensiones durante sus aplicaciones, lo que altera las formas y el estado iniciales. La adhesión inadecuada entre las fibras electrohiladas en la capa de membrana es también un problema importante.
Es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para producir una membrana compuesta y una membrana compuesta respectiva, por medio del cual se consigue una unión robusta y fiable, junto con una alta permeabilidad de la membrana compuesta.
El objeto se consigue según la invención, por un lado, mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y, por otro lado, mediante una membrana compuesta con las características de la reivindicación 14. Las realizaciones preferentes de la invención se especifican en las respectivas reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención, se propone un procedimiento para producir una membrana compuesta, en el que se proporciona una malla tejida como capa de soporte, y sobre la capa de soporte se dispone una membrana nanofibrosa con una estructura posterior, en la que la membrana se produce directamente sobre la malla tejida por electrohilado de fibras superpuestas, en el que la membrana se produce con al menos dos fibras diferentes, estando las primeras fibras fabricadas de un primer material polimérico y las segundas fibras fabricadas de un segundo material polimérico, que es diferente al primer material polimérico, y las primeras fibras están unidas térmicamente a la malla tejida, mientras que las segundas fibras no forman una unión térmica con la malla tejida. El tratamiento térmico también puede mejorar la adherencia.
De acuerdo con un aspecto de la invención, la malla tejida está fabricada de al menos dos tipos de fibras que son diferentes en sus materiales. La primera fibra está fabricada de o con un primer material polimérico, que permite una unión térmica a un material polimérico de la malla tejida. La unión entre las primeras fibras de la malla tejida y al menos una primera capa de contacto de la membrana podría establecerse inmediatamente por medio de electrohilado directo de las fibras de la membrana y/o la unión térmica se lleva a cabo en una etapa separada por medio de la aplicación de calor y presión. juntos en la malla tejida y la membrana. Debido al calor y la presión, los primeros filamentos de la malla tejida se funden parcialmente y se adhieren a la membrana formando una unión firme.
El segundo filamento comprende un material polimérico diferente, en concreto con un punto de fusión diferente o más alto que el material polimérico de los primeros filamentos. En el procedimiento, la temperatura y la presión se ajustan de forma que durante el establecimiento de la unión térmica de los primeros filamentos a la membrana, este punto de fusión del segundo material de filamento no se alcanza ni se supera. Los filamentos pueden ser monofilamentos o multifilamentos.
Por medio de este procedimiento de la invención, se puede fabricar una membrana compuesta que tenga una unión firme entre la malla tejida y la capa de la membrana debido a las características de los primeros filamentos en relación con el material de la membrana, así como una estructura robusta de la malla tejida debido a las características de los segundos filamentos. Como la unión térmica o similar a una soldadura se forma solo con una parte de los filamentos, el número de orificios bloqueados por el material fundido se mantiene bajo. Así, se puede alcanzar una alta permeabilidad de la membrana compuesta.
La membrana compuesta producida por el procedimiento de acuerdo con la invención se distingue de otras membranas poliméricas, en concreto, por una estructura multicapa, reticulada en red, con reticulación tridimensional, en forma de nido o de rejilla, con una superficie específica elevada, y por tanto una proporción superficie específica/volumen elevada.
De acuerdo con una variante preferente del procedimiento de la invención, se prevé que el electrohilado se lleve a cabo en condiciones definidas, en las que al ponerse en contacto con la malla tejida, el primer material polimérico de la membrana no se cura completamente y forma una unión térmica con los primeros filamentos de la malla tejida. En particular, cuando el electrohilado se lleva a cabo directamente sobre la malla tejida, el material o las fibras de la membrana todavía se encuentran al menos parcialmente fundidos cuando entran en contacto con la malla tejida. En contacto directo con la malla tejida, el material o las fibras se curan o endurecen mientras se establece la unión térmica con las partes superiores en contacto de los primeros filamentos de la malla tejida después de la etapa de electrohilado. En particular, para llevar a cabo esta etapa del procedimiento, la temperatura de la malla tejida puede calentarse o ajustarse a una temperatura y presión definidas que permitan suficiente tiempo para establecer esta unión térmica. Además, el tratamiento térmico crea puntos de unión a la membrana y se puede obtener una alta fuerza de adhesión. El tratamiento térmico no produce degradación térmica ni cambios en la composición química de los materiales de membrana y de malla tejida.
A fin de conseguir una membrana compuesta de alta calidad, es preferente además que la membrana electrohilada comprenda primeras fibras de un primer material de fibra y al menos una segunda fibra de un segundo material de fibra, que no forme una unión térmica con la malla tejida. En particular, la membrana puede comprender dos o más fibras hechas de diferentes materiales poliméricos. Al menos el material de la primera fibra se selecciona de acuerdo con el material polimérico del primer filamento de la malla tejida de forma que la combinación de ambos materiales permita establecer una unión térmica. Con una distribución definida del primer filamento en la malla tejida se puede conseguir un patrón definido de uniones térmicas entre la malla tejida y la membrana. Esto permite un ajuste fino del grado o la fuerza de las uniones térmicas entre la malla tejida y la membrana.
De acuerdo con otra realización preferente de la invención, la membrana electro-hilada se produce directamente sobre la capa portadora con al menos dos capas, una primera capa en contacto con la malla tejida se produce sustancialmente con las primeras fibras y la segunda capa se produce sustancialmente con las segundas fibras. En esta realización, los diferentes tipos de fibras no están igualmente distribuidos en la membrana. En concreto, se prevé que en la primera capa en contacto con la malla tejida, la tasa de las primeras fibras sea mayor que la tasa de las segundas fibras, mientras que, en la segunda capa, la tasa de las segundas fibras sea mayor que la tasa de las primeras fibras. Preferentemente, con un porcentaje de entre el 60 % y el 90 % de las primeras fibras de la primera capa se puede conseguir una unión térmica firme, mientras que la segunda capa está interconectada con la primera por la reticulación de las diferentes fibras.
En esta variante del procedimiento, es preferente que la primera capa y la segunda capa se produzcan en la misma etapa o en dos etapas separadas y desplazadas en el tiempo. Dependiendo del tipo de materiales, la primera y la segunda capa pueden disponerse simultáneamente sobre la malla tejida o en momentos diferentes.
Alternativamente, la membrana se produce con una sola capa que incluye al menos dos fibras diferentes. En general, la membrana puede comprender una pluralidad de fibras diferentes fabricadas de diferentes materiales poliméricos. Las propias fibras pueden estar formadas preferentemente por un único material polimérico o pueden estar fabricadas de dos o más materiales poliméricos diferentes. El material de las primeras fibras se selecciona especialmente para crear una unión firme con el material contenido en la capa de soporte.
Preferentemente, el primer material polimérico del primer filamento difiere del segundo material polimérico del segundo filamento en estructura química y/o propiedades físicas. El material polimérico puede comprender una estructura diferente de los hidrocarburos o del polímero. Un material que tenga la misma estructura química puede ser pretratado para establecer diferentes propiedades físicas y químicas.
De acuerdo con una variante preferente del procedimiento de la invención, el primer material polimérico tiene un primer punto de fusión, que es inferior a un segundo punto de fusión del segundo material polimérico. Esta selección de los materiales poliméricos permite establecer una unión térmica a una temperatura definida con un material al menos parcialmente fundido de los primeros filamentos, mientras que el material de los segundos filamentos está todavía en un estado firme sin fundir. Esto permite, por un lado, una unión térmica fiable de los primeros filamentos a la membrana y, por otro lado, la formación de una estructura estable de la malla tejida por el segundo filamento. En general, la malla tejida comprende primeras filamentos del primer material de filamentos y al menos un segundo filamento de un segundo material de filamentos, que no forma una unión térmica de la membrana. Opcionalmente, el primer filamento puede fabricarse con el primer y segundo material filamentoso. Es preferente que la membrana electrohilada comprenda al menos un primer filamento de un primer material filamentoso, que forme una unión térmica con los primeros filamentos de la malla tejida.
De acuerdo con otra variante preferente del procedimiento inventivo, el primer filamento se produce a partir de material de primer filamento y/o material de segundo filamento. Preferentemente, los filamentos primero y segundo pueden producirse en cualquier forma transversal o disposición geométrica, en particular mediante el uso de una etapa de hilatura por fusión. La malla puede tejerse con diferentes patrones mediante el uso del primer filamento y el segundo filamento. Se puede obtener una fuerza de unión máxima durante los tratamientos térmicos.
A fin de producir la unión térmica, es preferente, de acuerdo con una variante de la invención, que se lleve a cabo una etapa de calandrado térmico o de recocido térmico. Estas etapas pueden llevarse a cabo después de colocar las capas de membrana sobre la malla tejida.
El riesgo de bloqueo de los orificios en la membrana compuesta puede reducirse aún más si, antes del electrohilado, la malla tejida se rocía con un material polimérico termoplástico y la unión térmica entre la membrana y la malla tejida se realiza por medio del material polimérico rociado. De este modo, no es necesario que las primeras fibras estén formadas completamente por el primer material polimérico. Además, el primer material polimérico para proporcionar la unión térmica podría estar dispuesto solo en la superficie de las primeras fibras. El primer material polimérico puede estar completamente recubierto en la superficie o, preferentemente, puede rociarse con un determinado patrón de puntos distantes entre sí. Por lo tanto, la combinación de los primeros filamentos y la malla tejida revestida conduce a áreas de unión más extendidas y conectadas en la membrana compuesta.
A fin de crear características específicas de acuerdo con un desarrollo posterior de la invención, la membrana compuesta se trata mediante el uso de una etapa de revestimiento con plasma, en la que se aplica un revestimiento superficial tanto a la capa de soporte con la malla tejida de monofilamentos como a la membrana electrohilada. Por medio de la adición o el revestimiento de determinadas sustancias, se pueden crear características definidas de la membrana compuesta. En concreto, a la membrana y/o a la malla se les suministran propiedades antivirales, antimicrobianas y/o antifúngicas.
La invención también se refiere a una membrana compuesta que comprende una malla tejida como capa de soporte, y una membrana con una estructura de poros que se dispone sobre la capa de soporte, la membrana se produce directamente sobre la malla tejida por electrohilado con formación de fibras superpuestas, en la que la malla tejida se produce con al menos dos filamentos diferentes, un primer filamento se hace con un primer material polimérico y un segundo filamento se hace con un segundo material polimérico, que es diferente al primer material polimérico, y los primeros filamentos se unen térmicamente al membrana, mientras que los segundos filamentos no tienen ninguna unión térmica a los filamentos de la membrana.
La membrana compuesta puede producirse por medio del procedimiento de la invención descrito anteriormente. Las realizaciones descritas y las ventajas de tales membranas compuestas pueden ser alcanzadas.
Una selección precisa de la capa de soporte, en concreto, de la finura de su hilo, el contenido de fibra en el primer y segundo filamento, la geometría, el patrón de tejido, la textura de la superficie, así como la proporción de superficies abiertas, puede tener una influencia considerable en la resistencia de la unión y también en la función de ventilación protectora final. Las cualidades de tracción de las capas de soporte dependen de la resistencia del filamento, la densidad de la malla, el patrón de tejido y el coeficiente de resistencia del filamento. Los monofilamentos del solicitante presentan características físicas de alta resistencia, como baja contracción, alta tenacidad y un nivel de módulo extremadamente alto. No se degradan fácilmente cuando se exponen a productos químicos destructivos y resisten en aplicaciones de alta temperatura tanto en ambientes húmedos como secos. Las propiedades de tracción se ven influidas además por la fuerza de unión del material compuesto, mientras que el grosor de la estera de nanofibras es menos importante para determinar la alta resistencia del elemento de ventilación de material compuesto.
La malla o tejido tiene preferentemente un diámetro de filamento o hilo de 10 μm a 1000 μm, más preferentemente de 15 μm a 80 μm, en concreto preferentemente de 30 μm a 150 μm y un orificio de malla de hasta 300 μm. Según la presente invención, una malla se define como un tejido de monofilamento. El término "malla" se utiliza como sinónimo de "tejido" o "textil" según la invención, que describen ambos la capa de soporte de la invención.
La membrana compuesta de la invención puede proporcionar una propiedad a prueba de polvo, muestra resistencia a la abrasión, es robusta, tiene alta estabilidad, muestra permeabilidad al vapor, es duradera, es permeable al aire y a los gases (alto flujo), alto rendimiento/caudal, puede ser lavada sin una pérdida significativa de la estructura o las propiedades, muestra una estabilidad térmica comparativamente alta, baja adsorción inespecífica (antiadhesión), superficies hidrofóbicas y/o oleofóbicas y excelente biocompatibilidad.
De acuerdo con otra realización de la invención, es especialmente conveniente que el revestimiento con plasma se deposite tanto en la membrana de nanofibras como en dicha al menos una capa de soporte. De este modo, se garantiza un uso flexible del elemento de ventilación protector, en el que las propiedades repelentes de aceite, grasa, patógenos, alérgenos, polvo y/o agua del elemento de ventilación protector pueden garantizarse independientemente de si la capa de soporte está dispuesta hacia el interior o el exterior del objeto ventilado.
Otra realización preferente de acuerdo con la invención es que el material sea al menos monoinsaturado y/o poliinsaturado, éteres, cetonas, aldehídos, alquenos, alquinos, amidas, aminas, nitrilos, tioéteres, ésteres del ácido carbónico, tioéteres, sulfonas, tiocetonas, tioaldehídos, sulfenos, sulfenamidas, fluoroacrilatos, siloxanos, epóxidos, uretanos, acrilatos, poliamida 6 (PA6), poliamida 6,6 (PA66), poliamida alifática, poliamida aromática, poliuretano (PU), poli(urea uretano), poli(alcohol vinílico) (PVA), poliacrilonitrilo (PAN), polilactida (PLA), policarbonato (PC), polibenzimidazol (PBI), poli(óxido de etileno) (PEO), poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato de butileno), polisulfona (PS), poli(cloruro de vinilo) (PVC), celulosa, acetato de celulosa (CA), polietileno (PE), polipropileno (PP), PVA/sílice, PAN/TiO2, polieterimida (PEI), polianilina, poli(naftalato de etileno), caucho de estireno-butadieno, poliestireno, poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli(butileno de vinilo), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), sus copolímeros, compuestos derivados y mezclas y/o combinaciones.
Para el material de revestimiento se da especial preferencia a los materiales que, al utilizar un proceso de revestimiento con plasma, liberan radicales o iones o partículas energéticas que contribuyen a crear una superficie oleofóbica y no polar similar al teflón (similar al politetrafluoroetileno) en el elemento de ventilación protector.
La membrana y/o la capa de soporte del material compuesto pueden estar fabricadas de poli(cloruro de vinilo) (PVDC), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), polihexametilenadipamida (PA6.6), polidecanamida (PA12), polipropileno (PP), policaproamida (PA6), poli(tereftalato de etileno) (PET), etileno monocloro triflúor etileno (E-CTFE), etileno tetraflúor etileno (ETFE), polietileno (PE), polioximetileno (POM), policaprolactona (PCL), polisulfona (PS), quitosano (CH), polivinilbutiral (PVB), bromuro de 1-dodeciltrimetilamonio (DTAB), clorhexidina (CHX), bromuro de benciltrimetilamonio (BTAB), poliacrilato, PE de alta densidad, etileno-propileno fluorado (FEP), bicomponente (PA6/PA12), poli(tereftalato de butileno) (PBT), poliéter-éter cetona (PEEK), perfluoralcoxi (PFA), poliacrilonitrilo (fibras acrílicas) (PAN), bicomponente, retardante de llama de PET (PET/PBT), poliundecanamida (PA11), politetrafluoretileno (PTFE), polifenilensulfuro (PPS), polihexametilensebacinamida (PA6.10), aramida (AR), poli(naftalato de etileno) (PEN), poliamida-fibra de carbono (PA/CF), poliéster-fibra de carbono (PET/CF), poliésterfibra cortada/metalfibra (PET/MT), fibra de carbono (CF), cobre (CU), poliimida (P84), cobre/plata (CU/AG), policarbonato (PC), poliamida alifática, poliamida aromática, poliuretano (PU), poli(alcohol vinílico) (PVA), polilactida (PLA), polibenzimidazol (PBI), poli(óxido de etileno) (PEO), poli(tereftalato de butileno), poli(cloruro de vinilo) (PVC), celulosa, acetato de celulosa (CA), polipropileno (PP), PVA/sílice, PAN/TiO2, polieterimida (PEI), polianilina, poli(naftalato de etileno), caucho de estireno-butadieno, poliestireno, poli(butileno de vinilo), poli(metacrilato de metilo)(PMMA).
Además, se pueden tejer filamentos conductores durante el tejido y/o se pueden añadir aditivos al material de la membrana y/o a la capa de soporte para impartir propiedades adicionales, por ejemplo, una propiedad electrostática del material respectivo puede mejorar la adhesión de las partículas sólidas ultrafinas que se van a filtrar.
De acuerdo con la invención, es preferente que la capa de soporte esté firmemente conectada a la membrana. Esto puede evitar la deslaminación y/o un desplazamiento relativo de las capas. Para formar una membrana compuesta especialmente robusta, es ventajoso según la invención que la membrana esté dispuesta entre dos capas de soporte para aumentar la fuerza y la resistencia a la compresión del compuesto. Así, se pueden proporcionar al menos tres capas. En este caso, la membrana puede estar cubierta, al menos en parte, por capas de soporte en ambos lados, de manera que al menos dos capas de soporte pueden tener los mismos requisitos (disposición en sándwich) o diferentes propiedades (disposición híbrida), que pueden complementarse en su modo de funcionamiento. Por ejemplo, una primera capa de soporte puede estar diseñada con una propiedad hidrofóbica y/o oleofóbica, es decir, repelente al aceite, a la grasa y/o al agua, mientras que la segunda capa de nanofibras puede estar diseñada para repeler el sudor, la sangre, la purulencia, los alérgenos y los patógenos, en concreto como se ha definido anteriormente, y la tercera capa de soporte puede estar diseñada para ser ignífuga y/o antiestática.
La membrana compuesta de la invención puede fijarse e instalarse en un dispositivo de filtración por medio de una costura o pegado o un elemento de bastidor. La costura o el pegado o el elemento de bastidor puede proporcionarse al menos en una zona circunferencial del material compuesto. El bastidor puede tener una propiedad firme o elástica y engloba la membrana compuesta. La costura puede ser un elemento separado o puede crearse calentando y moldeando o soldando el borde, con lo que se forma una conexión firme.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la membrana compuesta puede comprender uno solo o una combinación de los siguientes: prefiltro que se puede obtener "en el mercado" o que está fabricado de una sola o de una pluralidad de capas de acuerdo con la invención, es decir, membranas y/o capas de soporte; postfiltro que puede disponerse además o como alternativa al prefiltro en el material compuesto de la invención y puede diseñarse a partir de materiales y capas como se ha mencionado con respecto al prefiltro; membranas asimétricas y/o simétricas como una membrana de gradiente añadida (antes y/o después de la membrana compuesta) y/o como parte de la membrana compuesta de la invención.
Es especialmente preferente que una pluralidad de capas de soporte y una pluralidad de membranas estén dispuestas alternativamente en el compuesto, dependiendo de los requisitos funcionales específicos de la aplicación. Las capas de soporte individuales y las membranas pueden, por ejemplo, diseñarse con diferente porosidad, distribución de poros, hidrofobicidad, oleofobicidad y diferente propiedad de repeler el polvo. Según un desarrollo adicional especialmente conveniente del compuesto de la invención, es ventajoso que la membrana se forme con un peso base de entre aproximadamente 0,05 g/m2 y aproximadamente 50 g/m2 El diámetro promedio de las fibras y el tamaño de los poros ya se pueden ajustar durante la producción de la membrana por el procedimiento de electrohilado y se pueden adaptar a los requisitos del elemento de ventilación protector según sea necesario. Preferentemente, el diámetro de los poros individuales difiere del diámetro promedio de los poros en no más del 500 %, preferentemente no más del 300 %, más preferentemente no más del 100 %. Las fibras se forman preferentemente en membranas con un diámetro de 40 nm a 1000 nm, especialmente preferible de 80 nm a 250 nm. Los diámetros de las fibras individuales de una membrana tienen preferentemente diámetros similares. En concreto, el diámetro de las fibras individuales difiere del diámetro medio de las fibras en menos de un 500 %, preferentemente en un 300 %, en especial preferentemente en menos de un 100 %. La membrana según la invención se puede utilizar, por ejemplo, para colchones, almohadas, edredones, ropa de cama, cojines, filtro de ventilación para equipos (eléctricos) (de entrada y/o de salida), mascarillas (quirúrgicas), batas (quirúrgicas), conjuntos de filtros en línea intravenosos, equipos de filtración a presión (por ejemplo, aerosoles nasales), en concreto en dispositivos médicos, ventilación de estancias y medios de barrera de ventilación para aplicaciones industriales.
La invención también se dirige a un producto de cama con al menos un elemento de ventilación protector con un material compuesto como el descrito en el presente documento. Un producto de cama comprende al menos los colchones, almohadas, edredones, ropa de cama, etc., descritos anteriormente.
La invención se dirige además a un aparato electrónico o eléctrico con una carcasa con al menos una membrana compuesta como se describe en el presente documento. Dichos aparatos comprenden al menos teléfonos móviles, reproductores multimedia portátiles, equipos de alta fidelidad, tabletas, ordenadores portátiles, dispositivos portátiles de cualquier tipo y televisores.
Además, el compuesto de la invención puede aplicarse en la tecnología de filtros, elementos de ventilación acústicos, filtros de ventilación, filtración de combustible, separación de agua, ropa, embalajes, juntas de construcción y electrónicas, zapatos, vendajes para heridas o mascarillas faciales. La porosidad individualmente ajustable de la membrana compuesta según la invención puede, por ejemplo, contribuir ventajosamente al depósito de los sólidos en una corriente de gas o proporcionar un soporte respiratorio activo, que puede ser utilizado en un tratamiento de heridas.
El término "membrana" y las expresiones "membrana de electrohilado", "capa de membrana", "capa de nanofibra", "capa nanofibrosa", "membrana de nanofibra", "estera de nanofibra" y "red de nanofibras" se utilizan indistintamente en este documento para referirse a un no tejido electrohilado. Una idea básica del procedimiento de la invención es formar una red de nanofibras a partir de una solución polimérica sobre una capa de soporte utilizando un aparato de electrohilado. En este caso, la membrana puede formarse con una porosidad definida, es decir, al menos con un tamaño de poro y/o una distribución de poros definida, ajustándose la densidad de fibras formadoras de membrana. Se puede ajustar el volumen proporcional de las fibras, así como el número promedio de fibras en un volumen determinado de la membrana. En este caso, la capa de soporte puede actuar, en concreto, como capa estabilizadora y/o protectora de la membrana. Por lo tanto, el compuesto de la invención es capaz de soportar una tensión mecánica significativa sin daños asociados con la formación del elemento de ventilación en formas y tamaños de filtro útiles.
A fin de un acoplamiento y una incorporación especialmente fiables de las capas compuestas individuales, puede ser ventajoso, de acuerdo con la invención, que la membrana se una a la capa de soporte por medio de procedimientos bien conocidos en la técnica, incluidos, entre otros, la unión reactiva por fusión en caliente, la unión por láser, la soldadura por ultrasonidos, la laminación, el calandrado térmico o sus combinaciones. Por ejemplo, la unión por fusión en caliente se puede llevar a cabo con un adhesivo epoxi, de acrilato y/o de poliuretano. De este modo, se puede evitar la deslaminación de forma fiable.
Es especialmente preferente que los puntos de conexión entre la capa de soporte y la membrana se proporcionen de forma puntual o lineal y que se distribuyan preferentemente de forma homogénea sobre el elemento de ventilación protector, lo que solo puede dar lugar a una ligera pérdida de porosidad o permeabilidad al aire.
A fin de un procedimiento de fabricación especialmente eficaz puede ser ventajoso, de acuerdo con un desarrollo posterior, que la membrana de electrohilado se produzca directamente sobre la capa de soporte, en el que la membrana está firmemente unida a la capa de soporte. En principio, es posible fabricar la membrana sobre un sustrato de recogida, por ejemplo una red no tejida de soporte o un tejido de soporte, mediante el procedimiento de electrohilado, y transferir la membrana en una segunda etapa a la capa de soporte deseada según la invención, por ejemplo un tejido, en un proceso de deslaminación-laminación.
El depósito directo de la membrana sobre la capa de soporte de acuerdo con la invención puede evitar complejos procesos de transferencia de la membrana. Además, la superficie de la capa de soporte puede ser modificada química y/o morfológicamente antes del proceso de electrohilado, por lo que la membrana puede adherirse con especial firmeza a la capa de soporte durante la formación de la membrana. La membrana puede tener un grosor de capa inferior a 100 μm, en concreto inferior a 50 μm, y preferentemente puede tener un grosor de capa de 1 a 10 |jm. De acuerdo con la invención, una membrana con estos bajos espesores de capa puede contribuir ya a la columna de agua y a la permeabilidad al aire de acuerdo con la invención, en concreto cuando se proporciona sobre la capa de soporte del elemento de ventilación protector de la invención.
De acuerdo con una realización del procedimiento de la invención, se proporciona al menos otra capa de soporte, que está igualmente conectada a la capa de membrana, en la que la membrana está dispuesta entre las capas de soporte. Para proteger la membrana, por ejemplo, contra las influencias mecánicas en un entorno agresivo que la perjudique, la membrana puede estar provista de capas de soporte por ambos lados.
En el caso de una disposición multicapa, una construcción denominada multicapa, la membrana compuesta puede estar formada por al menos dos capas de soporte y al menos dos capas de membrana, en la que las capas de membrana están dispuestas una encima de la otra. Preferentemente, al menos una capa de soporte está dispuesta entre la primera membrana y dicha al menos segunda membrana.
Por medio del revestimiento con plasma, se aplica una película funcional ultrafina, en concreto una función hidrofóbica y/o oleofóbica, al elemento de ventilación protector, en concreto a las fibras individuales de la membrana y/o a las fibras o filamentos individuales de las capas de soporte. En este caso, se pueden conseguir espesores de capa especialmente finos, de unos pocos nm (nanómetros), en concreto menos de 80 nm, preferentemente de 5 nm a 40 nm. Los radicales generados durante la polimerización por plasma (polimerización por plasma dominada por radicales) son muy pequeños en relación con el diámetro de los poros y, por lo tanto, pueden penetrar fácilmente en los espacios entre fibras y filamentos. Por lo tanto, el diámetro de los poros de una capa de membrana según la invención no se ve alterado por un recubrimiento después de un depósito en fase gaseosa asistida por plasma, como, por ejemplo, el proceso PECVD. Estos polímeros plasmáticos pueden llevar incorporados grupos funcionales con flúor y/o sin flúor que, a diferencia de los fluorocarbonos clásicos, no contienen ácidos perfluoroalquílicos (PFOS, PFOA, etc.), que ya han sido identificados como una amenaza mundial para el medio ambiente. Además, los procedimientos basados en la química húmeda (rodillo, secado y curado ("pad-dry-cure"), etc.) que se utilizan habitualmente en el acabado textil no son adecuados para tratar la red de nanofibras, ya que los orificios (poros) pueden obstruirse.
Un aspecto preferido de los medios de acuerdo con la invención es que una membrana de electrohilado se produce directamente sobre la malla de monofilamento, en la que la membrana está firmemente conectada a la capa de soporte para su posterior procesamiento. El depósito de la membrana sobre la capa de soporte según la invención puede evitar complejos procesos de transferencia de la membrana. Además, la superficie de la capa de soporte puede ser modificada química y/o morfológicamente antes del proceso de electrohilado, por lo que la membrana puede adherirse con especial firmeza a la capa de soporte durante la formación de la membrana.
Una realización preferente de la membrana compuesta de acuerdo con la invención es que las membranas de electrohilado se forman preferentemente por depósito capa por capa y los polímeros de ambas capas pueden diferir en su naturaleza química y/o propiedades físicas, tales como el peso molecular. La capa intermedia (inferior) actúa finalmente como capa promotora de la adhesión y puede estar compuesta por materiales sensibles a la temperatura y a la presión, y la capa superior cumple funciones de filtración.
Otra realización preferente es que el depósito capa por capa se lleva a cabo preferentemente en una sola etapa mediante el uso de al menos dos módulos de hilado electrónico, y cada módulo será alimentado con un polímero distinto y también los parámetros de hilado electrónico pueden ser controlados independientemente.
Una realización preferente de los medios de acuerdo con la invención es que la capa de soporte sea una malla de monofibras formada por al menos dos polímeros diferentes que tienen dos puntos de fusión diferentes adecuados para los tratamientos térmicos. Los dos polímeros difieren en su naturaleza química o en sus propiedades físicas, como el peso molecular.
Además, es preferente que la malla de monofilamentos de la capa de soporte esté formada por dos capas de malla diferentes (por ejemplo, un tejido de doble capa), y al menos una capa está formada por filamentos adhesivos y/o polímeros de bajo punto de fusión.
Otra realización de los medios de acuerdo con la invención es que el primer filamento está formado por materiales del primer y/ segundo filamento. Así, se puede producir una malla de monofilamentos a partir de un filamento bicomponente. Las propiedades funcionales de ambos componentes pueden aprovecharse en un solo filamento.
En concreto, es preferente que el primer filamento, el segundo filamento o el filamento bicomponente puedan producirse en formas con cualquier sección transversal y/o disposición geométrica. Las propiedades del filamento bicomponente dependen de:
- las propiedades de los dos componentes,
- su disposición en filamentos,
- la proporción relativa de los dos componentes,
- la finura del filamento final.
Una realización preferente de la membrana o medio compuesto de acuerdo con la invención es que la malla está tejida con diferentes patrones a fin de obtener la máxima fuerza de unión durante los tratamientos térmicos.
De acuerdo con otro desarrollo de la invención, el tratamiento térmico (recocido y/o calandrado) se lleva a cabo aplicando presión y/o temperatura a los materiales, lo que produce la soldadura del primer filamento/bicomponente y del segundo filamento para evitar el desplazamiento del monofilamento en el tejido y para estabilizar el sustrato de soporte.
En concreto, el tratamiento térmico (recocido y/o calandrado) se realiza aplicando presión y/o temperatura a los materiales, lo que provoca la soldadura de la red de nanofibras junto con el sustrato de soporte.
Además, el tratamiento térmico puede mejorar las propiedades mecánicas de la red de nanofibras por medio de: - la mejora de la cristalinidad de las nanofibras,
- la creación de uniones o puntos de unión entre nanofibras en esteras,
- la mejora de la unión interfibrilar,
- la disminución del espesor del material compuesto o la mejora de la porosidad de las esteras de nanofibras, - el aumento de la resistencia a la tracción y el módulo.
De este modo, se pueden introducir nuevas propiedades en los materiales compuestos.
La invención garantiza:
- un procedimiento de fabricación robusto y fiable,
- la unión sin adhesivos,
- un proceso limpio adecuado para aplicaciones de alta gama, como la medicina, la sanidad, la alimentación, etc.,
- la eliminación de etapas de procesamiento adicionales, por ejemplo, la transferencia de la membrana a la malla,
- un proceso de alta uniformidad y alta eficiencia.
La invención se describe a continuación remitiéndose a las realizaciones preferentes, que se ilustran esquemáticamente en los dibujos adjuntos.
En los dibujos se muestra:
La figura 1 muestra una representación esquemática en sección transversal de una primera membrana compuesta según la invención con una sola capa,
La figura 2 muestra una representación esquemática en sección transversal de una segunda membrana compuesta según la invención en la disposición denominada "sándwich",
La figura 3 muestra una representación esquemática en sección transversal de una tercera membrana compuesta según la invención con una construcción multicapa, y
La figura 4 muestra una representación esquemática en sección transversal de una membrana compuesta según la invención en una disposición "híbrida" con dos capas de soporte diferentes.
La figura 1 muestra una vista en sección transversal de una membrana compuesta 10 de acuerdo con la invención con una capa de soporte 11. Preferentemente, la capa de soporte 11 puede adaptarse como una capa de malla. Sobre la capa de soporte 11 se dispone una membrana 12, que se forma de acuerdo con el procedimiento de electrohilado y se aplica sobre la capa de soporte 11. A fin de mejorar la adherencia de la membrana 12 a la capa de soporte 11, la malla tejida se produce con al menos dos filamentos diferentes, un primer filamento se hace con un primer material polimérico y un segundo filamento se hace con un segundo material polimérico, que es diferente al primer material polimérico, y el primer filamento está térmicamente unido a la membrana 12, mientras que el segundo filamento no forma una unión térmica a la membrana 12. La unión puede estar formada por puntos de conexión definidos 13, que conectan las dos capas entre sí. Esto se puede llevar a cabo, en concreto, por la fusión en forma de las áreas de contacto de las primeras fibras.
A fin de que la membrana 12 se una firmemente a la capa de soporte 11 de la malla tejida, ésta se teje mediante el uso de dos filamentos diferentes, en los que el material del primer filamento tiene un punto de fusión más bajo que el segundo filamento que forma la unión con las nanofibras. Además, el primer filamento puede estar fabricado de materiales del primer y segundo filamento y de este modo se puede producir una malla tejida con un filamento bicomponente. Para obtener la máxima fuerza de unión durante el tratamiento térmico, la capa de malla de soporte puede tejerse con diferentes patrones para obtener más puntos de contacto con la capa de la membrana. La membrana compuesta 10, en concreto la membrana de electrohilado 12, puede formarse con una porosidad definida. La superficie de la membrana compuesta 10 con las fibras puede recubrirse con un material de recubrimiento, que se aplica en concreto por el procedimiento de depósito con plasma. El recubrimiento de la superficie de las fibras se ilustra esquemáticamente en las figuras mediante los puntos y las líneas 14. Según la invención, la membrana compuesta 10 puede tener la superficie completamente recubierta por el polímero de plasma, lo que significa un recubrimiento de las fibras y filamentos individuales de la membrana 12 y la capa de soporte 11. También puede comprender fibras de la región que se encuentra en el interior de la membrana compuesta 10 o una región inferior dentro de los poros de la membrana 12. Así, no solo se puede recubrir la superficie exterior macroscópica, sino también la superficie interior microscópica, es decir, por ejemplo, las fibras interiores, no uniformes, en las que las fibras individuales están encapsuladas o cubiertas por el material de recubrimiento.
La figura 2 muestra la membrana compuesta 10 de acuerdo con la invención en una disposición denominada "sándwich". En este caso, la membrana 12 está dispuesta entre dos capas de soporte 11, como resultado de lo cual la capa de membrana 12 está protegida, de manera que el elemento de ventilación resultante es capaz de soportar tensiones mecánicas en la aplicación. En una realización de la disposición en sándwich, por ejemplo, se puede conseguir una permeabilidad al aire de 15,6 l/m2*s a 200 Pa. En principio, se puede conseguir una permeabilidad al aire de hasta 100 l/m2*s a 200 Pa en la disposición de sándwich, multicapa o híbrida. En cualquier disposición posible de las capas de una membrana compuesta 10, estas capas pueden disponerse una sobre otra por simple laminación. Sin embargo, las capas también pueden estar firmemente unidas entre sí a través de los puntos de conexión 13, como resultado de lo cual se puede lograr una resistencia mecánica especialmente fiable de la membrana compuesta 10.
La figura 3 muestra una disposición multicapa de la membrana compuesta de la invención. En esta disposición, las capas de soporte 11 y las capas de membrana 12 se alternan una encima de la otra.
De acuerdo con la figura 3, se proporcionan dos capas de soporte 11 y dos capas de membrana 12. Sin embargo, una disposición multicapa también puede tener cualquier número de capas de soporte 11 y/o capas de membrana 12. De forma similar, también es posible proporcionar dos capas de membrana 12 directamente una encima de la otra entre dos o más capas de soporte 11. Incluso en el caso de una disposición multicapa, el recubrimiento con plasma puede proporcionarse preferentemente después del apilamiento de las capas sobre la superficie microscópica de todas las capas de membrana 12 y las capas de soporte 11 superpuestas. En consecuencia, el recubrimiento con plasma también puede proporcionarse sobre las superficies interiores de la membrana compuesta 10 en el caso de una construcción multicapa. Cada membrana 12 puede estar fabricada de al menos dos fibras diferentes según la invención.
La figura 4 muestra una realización de la membrana compuesta 10 de acuerdo con la invención en la que la capa de membrana 12 está dispuesta entre una primera capa de soporte 11 y una segunda capa de soporte 15. En principio, la primera capa de soporte 11 puede diseñarse en concreto como un tejido, mientras que la segunda capa de soporte 15 puede diferir de la primera capa de soporte 11 y, en concreto, puede proporcionarse como un material no tejido. Con una disposición "híbrida" de este tipo, las propiedades de diferentes materiales pueden combinarse ventajosamente en la membrana compuesta 10, por lo que las propiedades de filtro, protección y antibacterianas se pueden llevar a cabo de manera ventajosa en la membrana compuesta 10.
De acuerdo con la Fig. 4, se puede proporcionar un revestimiento de plasma en toda la superficie de la membrana compuesta 10, teniendo lugar también la polimerización por plasma dentro de la membrana compuesta 10 en capas más profundas. También es concebible prever una construcción multicapa con diferentes capas de soporte 11, 15 y capas de membrana 12 de diferente diseño, por ejemplo con diferente distribución del tamaño de los poros.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para producir una membrana compuesta (10), en el que
se proporciona una malla tejida como capa de soporte (11), y
sobre la capa de soporte (11) se dispone una membrana (12) con estructura de poros, en la que la membrana (12) se produce directamente sobre la malla tejida por electrohilado de fibras superpuestas,
en el que
la malla tejida (11) está fabricada con al menos dos filamentos diferentes, en la que un primer filamento está fabricado con un primer material polimérico y un segundo filamento está fabricado con un segundo material polimérico, que es diferente al primer material polimérico, y
las primeras fibras están unidas térmicamente a la membrana, mientras que las segundas fibras no forman una unión térmica con la membrana.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el electrohilado se lleva a cabo en condiciones definidas, en el que, al entrar en contacto con la malla tejida, el primer material polimérico de la membrana no se ha curado completamente y forma una unión térmica con los filamentos de la malla tejida.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
en el que la membrana electrohilada comprende primeras fibras de un primer material de fibra y al menos una segunda fibra de un segundo material de fibra, que no forma una unión térmica con la malla tejida.
4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que la membrana electrohilada (12) se produce directamente sobre la capa de soporte con al menos dos capas, y una primera capa en contacto con la malla tejida se produce sustancialmente con las primeras fibras y la segunda capa se produce sustancialmente con las segundas fibras.
5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4,
en el que la primera capa y la segunda capa se producen en la misma etapa o en dos etapas separadas y desplazadas en el tiempo.
6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
en el que la membrana (12) se produce con una sola capa que incluye al menos dos fibras diferentes.
7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
en el que el primer material polimérico de las primeras fibras se diferencia del segundo material polimérico de las segundas fibras en cuanto a su naturaleza química y/o propiedades físicas.
8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,
en el que el primer material polimérico tiene un primer punto de fusión, que es inferior a un segundo punto de fusión del segundo material polimérico.
9. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
en el que la membrana electrohilada comprende al menos primeras fibras de un primer material de filamento, que forma una unión térmica con los primeros filamentos de la malla tejida.
10. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
en el que para la formación de la unión térmica, se lleva a cabo una etapa de calandrado térmico o recocido térmico.
11. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,
en el que la membrana compuesta (10) se trata mediante el uso de una etapa de revestimiento con plasma, en la que se aplica un revestimiento superficial tanto a la capa de soporte (11) con la malla tejida de monofilamentos como a la membrana electrohilada (12).
12. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1a 11,
en el que, antes del electrohilado, la malla tejida se reviste con un material polimérico termoplástico y la unión térmica entre la membrana (12) y la malla tejida se lleva a cabo por medio del material polimérico revestido.
13. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,
en el que la membrana (12) y/o la malla tejida están provistas de propiedades antivirales, antimicrobianas y/o antifúngicas.
14. Una membrana compuesta, preferentemente producida de acuerdo con el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende
una malla tejida como capa de soporte (11), y
una membrana (12) con una estructura de poros dispuesta sobre la capa de soporte (11), en la que la membrana (12) se produce directamente sobre la malla tejida por electrohilado con formación de fibras superpuestas,
en el que la malla tejida se produce con al menos dos filamentos diferentes, un primer filamento se hace con un primer material polimérico y un segundo filamento se hace con un segundo material polimérico, que es diferente al primer material polimérico, y
los primeros filamentos están unidos térmicamente a la membrana, mientras que los segundos filamentos no tienen ninguna unión térmica a la membrana.
ES20181885T 2020-06-24 2020-06-24 Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta Active ES2953189T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20181885.3A EP3928853B1 (en) 2020-06-24 2020-06-24 Composite membrane and method for producing a composite membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2953189T3 true ES2953189T3 (es) 2023-11-08

Family

ID=71138679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20181885T Active ES2953189T3 (es) 2020-06-24 2020-06-24 Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3928853B1 (es)
JP (1) JP7402198B2 (es)
KR (1) KR102712294B1 (es)
CN (1) CN113829679B (es)
ES (1) ES2953189T3 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2928814T3 (es) * 2020-06-24 2022-11-22 Sefar Ag Membrana compuesta y método para producir una membrana compuesta
CN113248821A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 日氟荣高分子材料(上海)有限公司 一种高遮盖率有色etfe薄膜粒子专用料、薄膜、制备方法及用途
CN114427119A (zh) * 2022-01-21 2022-05-03 华中科技大学 一种高分子纤维膜的冷冻静电纺丝的制备方法及其应用
CN114931862B (zh) * 2022-05-31 2022-11-11 哈尔滨工程大学 一种用于海水淡化-提铀联产光热光催化膜及其制备方法
WO2026010563A1 (en) * 2024-07-03 2026-01-08 Nibertex Pte Ltd Systems and methods for bonding nanofibers
CN119636216B (zh) * 2024-11-05 2025-10-21 高梵(浙江)信息技术有限公司 一种热塑性聚氨酯复合面料及其制备方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0373231A1 (de) * 1988-12-12 1990-06-20 KUFNER TEXTILWERKE GmbH Verfahren zum rasterförmigen Beschichten von Kunststoff-Folien mit Schmelzklebern und Applikationsart der beschichteten Folie
JPH11158763A (ja) * 1997-11-27 1999-06-15 Unitika Ltd 複合不織布およびその製造方法
JP4880934B2 (ja) * 2005-07-22 2012-02-22 日本バイリーン株式会社 積層体及び濾過材
US20080220676A1 (en) 2007-03-08 2008-09-11 Robert Anthony Marin Liquid water resistant and water vapor permeable garments
US8563449B2 (en) * 2008-04-03 2013-10-22 Usg Interiors, Llc Non-woven material and method of making such material
JP5798399B2 (ja) * 2011-07-25 2015-10-21 国立大学法人信州大学 バグフィルター用濾材、バグフィルター用濾材製造方法及びバグフィルター
WO2013043397A2 (en) 2011-09-21 2013-03-28 Mmi-Ipco, Llc Composite fabrics
PL2809433T3 (pl) 2012-01-27 2018-04-30 Zeus Industrial Products, Inc. Elektroprzędzone porowate media
BR112015019842B1 (pt) * 2013-02-18 2021-08-17 Amogreentech Co., Ltd Aparelho de filtro que usa o meio de filtro
EP3033449B1 (en) * 2013-08-16 2018-12-19 GPCP IP Holdings LLC Entangled substrate of short individualized bast fibers
JP6285245B2 (ja) * 2014-03-29 2018-02-28 シンワ株式会社 積層シートおよび積層シートの製造方法
JP2015196263A (ja) * 2014-03-31 2015-11-09 国立大学法人信州大学 ナノファイバー積層材、ナノファイバー積層材の製造方法、フィルター基材又はフィルター、及び、マスク又はマスク基材
ES2931079T3 (es) * 2016-04-14 2022-12-23 Sefar Ag Compuesto y procedimiento de fabricación de un compuesto para un componente acústico
KR20160146626A (ko) * 2016-12-13 2016-12-21 (주)에프티이앤이 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법
CN110087753A (zh) * 2016-12-15 2019-08-02 阿莫绿色技术有限公司 过滤器滤材、其制造方法及包括其的过滤器单元
ES2875608T3 (es) * 2017-02-23 2021-11-10 Sefar Ag Medio de ventilación protector y procedimiento de producción de medio de ventilación protector
KR102084335B1 (ko) * 2018-12-24 2020-04-20 주식회사 한일타포린 항공파레트용 카고 커버
JP7048033B2 (ja) * 2019-05-24 2022-04-05 日清紡テキスタイル株式会社 布団
ES2928814T3 (es) * 2020-06-24 2022-11-22 Sefar Ag Membrana compuesta y método para producir una membrana compuesta

Also Published As

Publication number Publication date
JP7402198B2 (ja) 2023-12-20
KR20210158801A (ko) 2021-12-31
EP3928853C0 (en) 2023-06-07
EP3928853B1 (en) 2023-06-07
CN113829679A (zh) 2021-12-24
CN113829679B (zh) 2024-08-20
EP3928853A1 (en) 2021-12-29
KR102712294B1 (ko) 2024-10-04
JP2022008208A (ja) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2953189T3 (es) Membrana compuesta y procedimiento para producir una membrana compuesta
ES2928814T3 (es) Membrana compuesta y método para producir una membrana compuesta
ES2875608T3 (es) Medio de ventilación protector y procedimiento de producción de medio de ventilación protector
KR102021855B1 (ko) 복합 멤브레인 및 복합 멤브레인의 제조 방법
US20080241504A1 (en) Coated asymmetric membrane system having oleophobic and hydrophilic properties
JP2010125404A (ja) 液体用フィルタ
US20080237117A1 (en) Coated asymmetric membrane system having oleophobic and hydrophilic properties
KR102576134B1 (ko) 필터여재 및 이를 포함하는 필터유닛
JP6047977B2 (ja) 防護シート
TWM483095U (zh) 高透氣性口罩結構
JP6047976B2 (ja) 防護材料
KR20180069351A (ko) 필터여재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터유닛
JP6776721B2 (ja) 防護材料、防護衣、および再生防護衣の製造方法
US11596817B2 (en) Filtering fabric and process for forming same
KR101544109B1 (ko) 나노섬유 웹 구조의 물리여과층을 포함하는 섬유구조체 및 이의 제조방법
JP7066966B2 (ja) 防護材料、防護衣、および再生防護衣の製造方法
KR20200088589A (ko) 방수 통기 시트 및 이를 포함하는 물품
KR20180064706A (ko) 필터여재 및 이를 포함하는 필터유닛