ES3039830T3 - Liquid filtration media containing two kinds of fibers - Google Patents

Abstract

Se describe un filtro y un medio filtrante configurados y dispuestos para su colocación en una corriente de combustible. El filtro y el medio filtrante permiten filtrar combustibles líquidos, como el diésel. En ciertas implementaciones, el medio filtrante incluye una fibra, como poliéster fundido por soplado, y una fibra de soporte, también de poliéster fundido por soplado, con un diámetro mayor que la fibra del medio. La combinación de la fibra y el medio crea una estructura de baja solidez y relativamente baja compresibilidad, que contiene una estructura porosa que evita la obstrucción prematura del filtro por los productos de degradación del combustible. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Medio de filtración de líquidos que contiene dos tipos de fibras

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a medios de filtración, elementos filtrantes y procedimientos de filtración de combustibles líquidos. En particular, la invención se dirige a procedimientos de fabricación de medios de filtración para la eliminación de productos de degradación del combustible (FDPs) y otros contaminantes de los combustibles líquidos.

Antecedentes

Los combustibles líquidos, tales como el gasóleo, se utilizan en motores de combustión interna de diversas configuraciones y tamaños. Por lo general, estos combustibles deben filtrarse para eliminar las partículas contaminantes, que, de lo contrario, pueden crear problemas importantes en el rendimiento del motor y dañarlo. Por lo general, los medios filtrantes para la eliminación de estos contaminantes en partículas han tenido que eliminar porcentajes muy elevados de partículas, lo que ha hecho necesario el uso de medios filtrantes con estructuras de poros estrechos. Sin una estructura de poros tan cerrada, pueden pasar a través del medio filtrante niveles inaceptables de partículas que afecten negativamente al rendimiento del motor.

Un medio utilizado actualmente para la eliminación de contaminantes en partículas de corrientes de combustible es el medio de soplado de masa fundida. Aunque los medios soplados por fusión pueden eliminar adecuadamente las partículas contaminantes de los combustibles líquidos, los medios soplados por fusión pueden ensuciarse fácilmente por la acumulación de contaminantes distintos de las partículas contaminantes tradicionales. Este ensuciamiento prematuro parece ser particularmente pronunciado en situaciones en las que el combustible se somete a repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento, tal como ocurre en los sistemas de riel común utilizados en muchos motores diésel. En tales sistemas, el combustible diésel se bombea desde un tanque de combustible a alta presión a lo largo de un conducto común (o riel) que está conectado a múltiples inyectores de combustible. Parte del combustible diesel pasa a través de los inyectores de combustible y se quema, pero el resto se devuelve al tanque de combustible a una temperatura mayor como resultado de viajar por el riel común a través de porciones del motor diesel caliente. Una vez de nuevo en el tanque, el combustible se enfría rápidamente. Se cree que los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento del combustible contribuyen a la producción de productos de degradación del combustible que aceleran el ensuciamiento de los medios filtrantes de combustible tradicionales.

Además de los materiales que obstruyen el filtro generados como resultado de los ciclos de calentamiento y enfriamiento, las fuentes adicionales de contaminantes que pueden reducir el rendimiento del filtro de combustible incluyen ingredientes que se encuentran en diversas mezclas de biodiésel. Aunque su origen suele ser distinto de los productos de degradación del combustible que se forman durante los ciclos de calentamiento y enfriamiento, estos contaminantes también pueden contribuir a reducir significativamente la vida útil del filtro de combustible al acumularse en el medio filtrante. Por último, incluso el envejecimiento normal del combustible, especialmente cuando se produce a temperaturas elevadas, puede dar lugar a la producción de contaminantes del combustible que limitan aún más la vida útil del filtro de combustible debido al ensuciamiento y la obstrucción de los medios filtrantes antes de lo que cabría esperar si sólo hubiera contaminantes de partículas duras.

Por lo tanto, existe una necesidad sustancial de medios de filtración, elementos de filtración y procedimientos de filtración que puedan utilizarse para eliminar materiales contaminantes de corrientes de combustible líquido.

WO 2011/100712 divulga un filtro y medios filtrantes configurados y dispuestos para su colocación en una corriente de combustible. El filtro y los medios filtrantes permiten filtrar combustibles líquidos, tales como el gasóleo. El filtro puede incluir una fibra media (tal como vidrio) y una fibra aglutinante (tal como bicomponente) que se combinan para crear una estructura media que tiene baja solidez y relativamente baja compresibilidad, y que contiene una estructura de poros que evita el ensuciamiento prematuro del filtro por productos de degradación del combustible.

CA 2 821 528 divulga una capa formada, un medio o medios de filtración, y un filtro que tiene resistencia, compresibilidad y alta capacidad para la eliminación de partículas de una corriente de fluido en movimiento (aire, gas o líquido). El medio filtrante tiene una estructura no tejida unida térmicamente y comprende fibras bicomponentes mezcladas con fibras de vidrio.

US 5972 063 divulga una disposición de filtros para la eliminación de material particulado de corrientes de flujo de gas. La disposición del filtro de aire incluye una primera construcción del filtro que tiene medios del filtro con un lado ascendente; y, un filtro desprendible y reemplazable de los medios de la profundidad colocados operacionalmente en la relación de la cubierta al primer lado ascendente de la construcción del filtro.

WO2008106490 divulga un medio filtrante que tiene una capa de filtración de fibra fina y una capa de soporte gruesa que mantiene la capa de filtración de fibra fina en una configuración ondulada y mantiene la separación de picos y depresiones de ondas adyacentes de la capa de filtración. El filtro puede constar de capas que incluyan capas fundidas y capas de fibra de vidrio.

Sumario de la Invención

La presente invención es como se define en las reivindicaciones y se refiere a medios filtrantes configurados y dispuestos para su colocación en una corriente fluida de combustible, a elementos filtrantes fabricados utilizando los medios filtrantes, y a procedimientos de filtrado de corrientes de combustible. Los medios y elementos filtrantes están configurados para aplicaciones en las que el combustible puede contener otros contaminantes además de las partículas duras convencionales. Estos contaminantes adicionales pueden incluir (por ejemplo) ceras, asfaltenos, esterol glucósidos, estéril glucósidos, esterol glucósidos y diversos productos de degradación del combustible (FDPs). En conjunto, estos contaminantes adicionales pueden referirse a los productos de contaminación del combustible (FCPs). Para la filtración de combustible diésel, en particular, el medio filtrante está especialmente configurado para eliminar los productos de degradación del combustible (FCPs), así como productos similares de contaminación del combustible (FCPs).

En un primer ejemplo, el medio filtrante comprende una capa anterior de medio filtrante y una capa posterior de medio filtrante. La capa anterior del medio filtrante contiene fibras poliméricas fundidas, tales como fibras de poliéster. La capa posterior del medio filtrante comprende fibras de celulosa. En esta realización de ejemplo, la capa anterior de material que contiene fibras fundidas puede laminarse con el material de celulosa posterior. La capa anterior del medio filtrante elimina los productos de degradación del combustible de tal manera que la vida útil del filtro se mantiene, o incluso se prolonga, en relación con los medios filtrantes de la técnica anterior.

La capa de celulosa posterior cumple una doble función como capa de soporte para la capa de filtro anterior, al tiempo que también funciona para eliminar partículas duras de la corriente de combustible. La eliminación antes de los productos de degradación del combustible evita el ensuciamiento de la capa de celulosa posterior con los productos de degradación del combustible, permitiendo así que la capa de celulosa posterior capture partículas duras sin ensuciamiento prematuro, a pesar de una estructura de poros apretada. Además, en determinadas realizaciones, la capa de celulosa posterior puede construirse con una estructura de poros más cerrada de lo que sería posible sin la capa (o capas) anterior(es) de medios que contienen fibras fundidas, porque la capa (o capas) anterior(es) elimina(n) los productos de degradación del combustible (o los productos contaminantes del combustible) que, de otro modo, ensuciarían prematuramente las estructuras de poros más cerradas.

Más generalmente, la invención se refiere a diversos constructos de filtro que permiten la eliminación de contaminantes tales como productos de degradación de combustible y otros productos de contaminación de combustible. Tales constructos filtrantes comprenden, por ejemplo, una o más áreas de medios filtrantes que contienen una mezcla de al menos dos tipos de fibras: (1) una fibra media y (2) una fibra armazón. La fibra del medio filtrante es generalmente aquella fibra que proporciona propiedades primarias de filtración al medio filtrante, tales como tamaño de poro, permeabilidad y eficiencia controlables. La fibra media utilizada de acuerdo con la invención puede ser, por ejemplo, fibra fundida, fibra de vidrio o fibra de carbono. La fibra del armazón puede ser, por ejemplo, una fibra de masa fundida o bicomponente. Entre las fibras sopladas en masa fundida adecuadas se incluyen, en particular, las fibras de poliéster.

La fibra de armazón proporciona soporte para la fibra del medio, y añade un manejo mejorado, añade mayor resistencia, y da como resultado una menor compresibilidad al medio. El uso de la fibra de armazón reduce la compresibilidad y permite una menor solidez, aumenta la resistencia a la tracción y mejora el enlace de la fibra de los medios, tal como la fibra soplada fundida o la fibra de vidrio y otros materiales de fibra submicrométrica que se añaden a la capa de medios o al elemento filtrante.

En general, la fibra del medio tiene un diámetro mucho menor que la fibra del armazón. En realizaciones de ejemplo, la fibra del medio tiene un diámetro medio menor que 5 micrómetros, mientras que la fibra del armazón tiene un diámetro medio mayor que 5 micrómetros. Más típicamente, la fibra del medio tendrá un diámetro medio de 0,1 a 20 micrómetros, y opcionalmente de 0,1 a 15 micrómetros. En algunas realizaciones, la fibra del medio tendrá un diámetro medio de 0,4 a 12 micrómetros, y en algunas realizaciones de 0,4 a 6,5 micrómetros. A menudo son deseables las fibras del medio con un diámetro medio menor que 10 micrómetros, menor que 7,5 micrómetros, menor que 6,5 micrómetros y menor que 5 micrómetros.

La fibra de armazón tendrá típicamente un diámetro de 5 a 40 micrómetros, más típicamente de 7 a 20 micrómetros, y a menudo de 10 a 14 micrómetros. En ciertas realizaciones, la fibra del armazón tendrá un diámetro medio superior a 5 micrómetros, superior a 7 micrómetros, superior a 10 micrómetros, superior a 20 micrómetros o superior a 30 micrómetros. Se observará que el diámetro tanto de las fibras del medio como de las fibras del armazón puede ser variable. En algunos casos, los diámetros de las fibras variarán a lo largo de sus longitudes, mientras que lo más habitual es que se incorporen múltiples fibras diferentes de distintos diámetros. Se entenderá que, tal como se utilizan en la presente memoria, los diámetros de las fibras se basan en los diámetros medios de las fibras presentes en el medio.

Otra característica de los medios filtrantes fabricados de acuerdo con la presente invención, y en particular aquella porción de los medios asociada con el secuestro de FDPs (y contaminantes relacionados), es que los medios típicamente tienen un nivel de solidez relativamente bajo. Tal como se utiliza en la presente memoria, la solidez es el volumen de fibra sólida dividido por el volumen total del medio filtrante en cuestión, normalmente expresado en porcentaje. En una aplicación típica, la solidez de los medios filtrantes asociados con el secuestro de los FDPs es inferior al 15 por ciento, más típicamente inferior al 12 por ciento, y más frecuentemente inferior al 10 por ciento. En ciertas realizaciones, la solidez es menor que el 9 por ciento, menor que el 8 por ciento o menor que el 7 por ciento.

Una característica adicional del medio filtrante fabricado de acuerdo con la presente invención es que es relativamente incompresible, especialmente en relación con la solidez del medio. En una primera realización de ejemplo, el medio filtrante tiene una compresibilidad menor que 40 por ciento a una presión de 1,24 kg/cm2 En otras realizaciones, el medio filtrante tiene una compresibilidad menor que 30 por ciento a una presión de 1,24 kg /cm2, menor que 20 por ciento a una presión de 1,24 kg /cm2, y menor que 10 por ciento a una presión de 1,24 kg /cm2. Por lo tanto, se entenderá que el medio filtrante de la presente invención, al menos la porción del medio más adecuada para la eliminación de FDP tendrá típicamente una solidez relativamente baja, así como una compresibilidad relativamente baja (o alta rigidez).

Las estructuras de poros de los medios proporcionan métricas adicionales mediante las cuales se pueden medir las propiedades de los medios asociadas con el secuestro de FDPs. En general, es posible caracterizar las propiedades de un medio poroso en términos de parámetros tales como poro de flujo medio, poro de flujo modo y poro de flujo máx. De acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, es deseable en general tener al menos una porción del medio con poros de flujo medio pequeños, mientras que también tiene un poro de flujo máx grande.

La relación entre el tamaño de poro máx y el poro de flujo medio es a menudo al menos 2,5, opcionalmente al menos 5,0, y en algunas realizaciones mayor que 7,5. En determinadas realizaciones, cuando el poro de flujo medio es muy pequeño y el poro de flujo máx. es relativamente alto, esta relación puede ser superior a 10,0, y opcionalmente superior a 12,5 o 15. Las relaciones elevadas entre el poro de flujo máx. y el poro de flujo medio reflejan una distribución más amplia del tamaño de los poros, lo que puede reducir el ensuciamiento provocado por los FDPs (y otros contaminantes relacionados).

El medio también puede seleccionarse para que tenga una distribución de tamaño de poro favorable, medida por la relación entre los tamaños de poro en el percentil 15,9ésimoy el del percentil 50ésimo, que es la desviación estándar geométrica para una distribución lognormal (una distribución que es normal para el valor transformado en logaritmo). Aunque la distribución del tamaño de los poros del medio no es necesariamente lognormal, la relación se emplea aquí para aproximar la desviación geométrica estándar de la distribución del tamaño de los poros. Salvo que se indique lo contrario, la desviación típica geométrica mencionada a continuación se referirá a la relación definida anteriormente. La desviación geométrica estándar es análoga a la pendiente de la curva del diámetro de poro trazada en función del volumen de poro acumulado. Una desviación geométrica estándar de 1,0 da un tamaño de poro único, mientras que una desviación geométrica estándar mayor refleja una ampliación de la distribución de poros. Así, una desviación típica geométrica de 1,2 refleja una distribución estrecha, y una desviación típica geométrica de 2,0 indica una distribución significativamente más amplia. Una desviación típica geométrica de 2,5 es una distribución relativamente amplia. Una desviación típica geométrica de 3,0 es una distribución muy amplia. Generalmente, el material filtrante de antes de la presente invención que contiene fibra de medios y fibra de armazón tendrá una desviación geométrica estándar superior a 2,0, más típicamente superior a 3,0, y en algunas realizaciones superior a 4,0.

Como se ha indicado anteriormente, los medios filtrantes fabricados de acuerdo con la presente invención se componen de dos o más capas: un material filtrante anterior (que contiene fibra de medios y fibra de armazón, tal como: fibras sopladas fundidas; fibra de vidrio y fibras bicomponentes, fibras de vidrio y fibras sopladas fundidas; o fibras sopladas fundidas y fibras bicomponentes) se combina deseablemente con un material filtrante posterior. Este material filtrante posterior se selecciona generalmente para una eliminación favorable de las partículas contaminantes. El material posterior puede comprender, por ejemplo, fibra de celulosa.

En algunos ejemplos, el tamaño de poro de modo de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de modo de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro modal de la porción anterior (bicomponente/vidrio) puede ser al menos un 20 por ciento o al menos un 40 por ciento mayor que el tamaño de poro modal de la porción posterior (medio de celulosa). En otra realización, el tamaño de poro de modo de la porción anterior es al menos un 20 por ciento mayor que el tamaño de poro de modo de la porción posterior; y el tamaño de poro de flujo medio de la porción anterior es menor que el 90 por ciento del tamaño de poro de flujo medio de la porción posterior. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro modal de la porción anterior puede ser al menos un 40 por ciento mayor o al menos un 60 por ciento mayor que el tamaño de poro modal de la porción posterior. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de flujo medio de la porción anterior es menor que el tamaño de poro de flujo medio de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño medio del poro de flujo de la porción anterior puede ser menor que el 70 por ciento o menor que el 50 por ciento del tamaño medio del poro de flujo de la porción posterior.

Se apreciará que la porción posterior puede contener fibra que tiene un diámetro medio o una sección transversal mayor que el diámetro medio de la fibra del medio en la porción anterior.

Figuras

La invención puede comprenderse más completamente en relación con los dibujos siguientes, en los que:

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de combustible para un motor diésel.

La FIG. 2 es un gráfico de la densidad de poros frente al diámetro para mostrar el tamaño de poro de un medio.

La FIG. 3 es un gráfico de distribución acumulativa del tamaño de los poros para mostrar el tamaño medio de los poros de flujo de un medio.

La FIG. 4A es una vista esquemática en sección transversal de una construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención.

La FIG. 4B es una vista esquemática en sección transversal de una segunda construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención.

La FIG. 4C es una vista esquemática en sección transversal de una tercera construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención.

La FIG. 4D es una vista esquemática en sección transversal de una cuarta construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención.

La FIG. 5 es una representación esquemática de una sección transversal de una porción de una estructura de filtro según una realización de la invención, que muestra los tamaños relativos de los poros.

La FIG. 6 es un filtro de combustible multietapa según una realización de la presente invención.

Descripción Detallada

La presente invención se refiere en parte a medios y elementos filtrantes para la eliminación de material contaminante de una corriente de combustible líquido. Los elementos y medios filtrantes están configurados para la eliminación de contaminantes adicionales además de las partículas duras, estos contaminantes adicionales incluyen (por ejemplo) ceras, asfaltenos, esterolglucósidos, esterilglucósidos, esterolglucósidos y productos de degradación del combustible - colectivamente se refiere a ellos como productos de contaminación del combustible. Los elementos y los medios filtrantes permiten mejorar el rendimiento y la longevidad del filtro.

Aunque los medios de filtración de combustible existentes pueden rendir adecuadamente en la eliminación de contaminantes particulados de los combustibles líquidos, los medios existentes pueden ensuciarse prematuramente por acumulación de contaminantes distintos de las partículas tradicionales. Este ensuciamiento prematuro parece ser particularmente pronunciado en situaciones en las que el combustible se somete a repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento, tal como ocurre en los sistemas de riel común utilizados en muchos motores diésel.

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de combustible riel común para un motor diésel. En la FIG. 1, un tanque 100 de combustible está en comunicación fluida con una bomba 102 de combustible y un filtro 104 de combustible. El combustible se bombea desde el tanque 100 de combustible a través del filtro 104, y luego en un riel 106 común que sirve como un colector desde el que el combustible diesel se distribuye a una pluralidad de inyectores 108. Parte del combustible pasa a través de los inyectores 108 a las cámaras de combustión, pero el exceso de combustible se deja fluir de nuevo a través de la línea 110 de retorno al tanque 100 de combustible. El combustible que se devuelve al tanque de combustible suele volver a una temperatura más elevada como resultado de viajar por el riel común a través de porciones del motor diésel caliente. El combustible se enfría al volver al tanque. De este modo, partes del combustible del tanque se calientan y enfrían continuamente cuando el motor está en marcha.

Se cree que los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento del combustible dan lugar a la producción de productos de degradación del combustible (FDPs). Los FDPs pueden acumularse rápidamente en los medios de filtración de combustible tradicionales, lo que provoca el ensuciamiento prematuro de los medios. Tales incrustaciones pueden producirse, por ejemplo, en medios filtrantes de poliéster soplado en masa fundida, así como en medios filtrantes de celulosa. El ensuciamiento se produce a medida que los FDPs, y potencialmente otros productos contaminantes del combustible (tales como diversas ceras, asfaltenos, esterolglucósidos, esterilglucósidos, esterolglucósidos) se acumulan en el medio filtrante, provocando el taponamiento de los poros y un fallo prematuro.

La presente invención supera la deficiencia de la técnica anterior proporcionando un constructo de medio que elimina contaminantes de combustible de una manera tal como que su impacto sobre el rendimiento del filtro y la vida del filtro puede ser limitado. En particular, la presente invención proporciona una o más capas o áreas de medios que secuestran eficazmente contaminantes tales como los FDPs, al tiempo que se construyen para evitar que se taponen prematuramente. Al secuestrar eficazmente los FDPs, otros componentes del filtro (incluidas, en algunos casos, otras capas dentro de un medio multicapa) evitan el taponamiento prematuro. El resultado es un medio y un elemento filtrantes de mayor duración y mejor rendimiento.

En un ejemplo, el medio filtrante comprende fibras sopladas en fusión de diversos tamaños laminadas en el lado de antes del medio de celulosa, sirviendo también la celulosa una doble función como filtro de partículas duras y como soporte para el vidrio unido térmicamente. La masa fundida soplada funciona para eliminar los FDPs de tal manera que los FDPs se eliminan al tiempo que se evita el taponamiento prematuro de la capa de celulosa. Este rendimiento mejorado se consigue, en parte, seleccionando la mezcla de fibras de modo que el medio tenga una solidez relativamente baja, al tiempo que conserva una compresibilidad relativamente baja. Típicamente algunas de las fibras son relativamente delgadas y en altas concentraciones mientras que otras fibras son relativamente gruesas y en concentraciones más bajas, dan lugar a un medio que tiene tamaños de poro de flujo medio pequeños, pero también típicamente tamaños de poro máximos relativamente altos.

El uso de un medio que tiene una solidez relativamente baja y una compresibilidad baja, mientras que también tiene un tamaño de poro de flujo medio pequeño pero un tamaño de poro de flujo máximo alto da como resultado un constructo de medio que elimina eficazmente los compuestos FDP sin taponamiento prematuro. Los materiales preferentes para la fibra del medio son los que tienen una resistencia a la tracción relativamente alta y pueden fundirse en fibras de pequeño diámetro. Los materiales preferentemente utilizados para las fibras del armazón tienen valores relativamente más altos de módulo de elasticidad que los materiales utilizados para las fibras del medio.

El rendimiento de los medios puede medirse por un factor de compresibilidad-solidez ("Factor CS") que se determina como el múltiplo del porcentaje de compresión por el porcentaje de solidez. En ambos casos, generalmente se prefieren los números más bajos. Un porcentaje de compresión del 40 por ciento, multiplicado por una solidez del 15 por ciento, da un Factor CS de 600. Un porcentaje de compresión del 10 por ciento, junto con un porcentaje de solidez del 10 por ciento, proporcionará un Factor CS de 100. Por lo general, se desea un Factor CS inferior a 600. Factores CS de menos de 500, menos de 450, menos de 400, y menos de 350 son todos adecuados para ciertas implementaciones de la invención. Factores CS menores que 300 pueden ser particularmente deseables, así como Factores CS menores que 250. menores que 200, e incluso menores que 150. También son deseables Factores CS menores que 150, en particular menores que 125, menores que 100 y menores que 75.

A continuación se describirán con mayor detalle materiales y configuraciones adecuados de medios y elementos filtrantes, incluyendo una discusión de los medios para eliminar productos contaminantes del combustible (especialmente FDPs), seguida de una discusión de diversas configuraciones de medios que tienen capas o áreas de medios adicionales para eliminar tanto contaminantes FDP como contaminantes tradicionales, una discusión de configuraciones de elementos filtrantes, y una discusión de resultados experimentales.

Medios para la Eliminación de Productos Contaminantes del Combustible (incluidos los Productos de Degradación del Combustible)

La presente invención se refiere a diversos constructos de filtro que permiten la eliminación de contaminantes tales como productos de degradación de combustible, y en algunas realizaciones contaminantes tales como ceras, asfaltenos, esterolglucósidos, esterilglucósidos y esterolglucósidos. Tales constructos filtrantes contienen una o más capas o áreas de medios filtrantes que contienen una mezcla de dos (o más) tipos de fibras: (1) una fibra media y (2) una fibra armazón. Estas fibras se seleccionan normalmente para incluir al menos algunas fibras sopladas en fusión, opcionalmente con el uso de fibras no sopladas en fusión.

Las fibras fundidas se forman generalmente extruyendo un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de capilares de la matriz como hilos o filamentos fundidos en corrientes convergentes de gas (por ejemplo, aire) de alta velocidad, normalmente caliente, que atenúan los filamentos de material termoplástico fundido para reducir su diámetro. A continuación, las fibras fundidas pueden ser transportadas por la corriente de gas a alta velocidad y depositadas sobre una superficie colectora para formar una red de fibras fundidas dispersas aleatoriamente. Los procedimientos de fusión por soplado se divulgan, por ejemplo, en Patente U.S. No. 3,849,241 a Butin et al. ; Patente U.S. No. 4,100,324 a Anderson et al., Patente U.S. No. 3,959,421 a Weber et al., Patente U.S. No. 5,652,048 a Haynes et al. ; y Patente U.S. No. 5,271,883 a Timmons et al.

Los polímeros termoplásticos adecuados para formar las fibras de meltblown incluyen, pero no se limitan a, poliolefinas, policondensados (por ejemplo, poliamidas, poliésteres, policarbonatos y poliarilatos), polímeros vinílicos, polioles, polidienos, poliuretanos, poliéteres, poliacrilatos, policarbonatos, poliestirenos, etcétera. Algunos ejemplos de poliolefinas adecuadas son, a título meramente ilustrativo, el polietileno, el polibuteno y sus copolímeros o mezclas. Como ejemplos, las fibras pueden comprender polímeros de etileno y copolímeros de los mismos y, más particularmente, pueden comprender copolímeros de etileno con alfa-olefinas.

Ejemplos adicionales de polímeros adecuados para fabricar fibras de medios también incluyen poli(1-penteno), poli(2-penteno), poli(3-metil-1-penteno), poli(4-metil-1-penteno), nailon, polibutileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, etcétera.

Además, los elastómeros termoplásticos también son adecuados para su uso con la presente invención tal como, por ejemplo, cauchos de etileno-propileno, copolímeros de bloque estirénico, elastómeros de copoliéster, elastómeros de poliamida y así sucesivamente. En una realización particular, la primera capa de la tela no tejida comprende fibras de polímeros cristalinos que tiene una cristalinidad superior al 20 % y aún más deseablemente una cristalinidad de aproximadamente 30 % o más y aún más deseablemente una cristalinidad de aproximadamente 50 % o más. En una realización ejemplar, la banda de fibra del medio puede comprender un polímero de poliéster.

El poliéster, y más particularmente la resina de poli(tereftalato de butileno) (PBT) puede utilizarse de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención. Las resinas PBT suelen tener buenas características para los procedimientos de meltblown. Las resinas de poliéster utilizadas para formar las bandas fundidas de la invención incluyen un ácido dicarboxílico aromático (o derivado del mismo), un diol lineal y al menos un diol alifático ramificado o cíclico adicional.

Las resinas de poliéster pueden incluir polímeros a base de poli(tereftalato de butileno) (PBT) o polímeros a base de poli(naftalato de butileno) (PBN), en los que las resinas se modifican con uno o más dioles alifáticos adicionales.

Los copolímeros de poliéster producidos de acuerdo con la presente invención deben tener propiedades adecuadas para procedimientos de meltblown y aplicaciones no tejidas. Si el poliéster utilizado para fabricar las bandas fundidas es una resina de tereftalato, puede tener un punto de fusión en el intervalo de 200-220 ° C. Si el poliéster utilizado es una resina de naftalato, puede tener un punto de fusión en el intervalo de 220-240 ° C. Las resinas de poliéster pueden tener una viscosidad intrínseca (I.V.) en el intervalo de 0,5 a 0,8 dl/g. Si la viscosidad intrínseca del poliéster que constituye las bandas de meltblown de esta invención es inferior a 0,5, el polímero produce fibras fundidas con resistencias a la fusión que son demasiado bajas para la atenuación las fibras tienden a romperse bajo las corrientes de gas de alta velocidad. Además, si la viscosidad intrínseca es superior a 0,8, el polímero es demasiado viscoso para extruirse a través de los orificios de la matriz.

Se pueden conseguir fibras más grandes en activos de soplado por fusión convencionales reduciendo la temperatura y la presión del aire primario, así como disminuyendo la altura de formación. El grosor o peso base de la segunda capa puede aumentarse como se desee incrementando el número de bancos consecutivos de meltblown alterados para proporcionar tales fibras. Cabe señalar que la alteración de otros parámetros solos o en combinación con los parámetros antes mencionados también se puede utilizar para lograr fibras grandes y/o bandas más gruesas. Los procedimientos para fabricar fibras fundidas más grandes se describen con más detalle en Patente U.S. No. 5,639,541 a Adam y Patente U.S. No. 4,659,609 a Lamers et al. En otro aspecto, es posible depositar más de una capa de fibras grandes sobre la primera capa de fibras del medio.

La capa de fibras del armazón comprende fibras más grandes de número y tamaño suficientes para crear una estructura abierta que tiene una resistencia mejorada en relación con la primera capa de fibras del medio. Es deseable que la capa de fibras del armazón tenga un número significativo de fibras superior a aproximadamente 15 micrómetros y, aún más deseable, que tenga un número sustancial de fibras superior a aproximadamente 25 micrómetros. A este respecto, cabe señalar que las fibras gruesas pueden comprender una pluralidad de fibras más pequeñas que tienen diámetros entre aproximadamente 10 y 35 micrómetros y, lo que es aún más deseable, un diámetro medio de fibra de entre aproximadamente 12 micrómetros y 25 micrómetros, en el que las fibras individuales se "encadenan" o se enlazan longitudinalmente de otro modo para formar colectivamente fibras o filamentos grandes y unitarios. Para calcular el tamaño medio de las fibras, las fibras enlazadas longitudinalmente se tratan como una sola fibra. La fibra soplada por fusión puede utilizarse como fibra de soporte o como fibra aglutinante, o ambas, dependiendo de las propiedades deseadas del material.

Fibra del Medio

La fibra del medio es aquella fibra que proporciona propiedades de filtración primaria al medio, tales como tamaño de poro, permeabilidad y eficiencia controlables. La fibra del medio utilizada de acuerdo con la invención puede ser, por ejemplo, fibra fundida, fibra de vidrio, fibra de carbono, fibras cerámicas, poliéster o celulosa.

Las fibras del medio generalmente adecuadas deben tener un diámetro medio de menos de 15 micrómetros, más deseablemente menos de 10 micrómetros, y preferentemente menos de 5 micrómetros.

En realizaciones, los medios filtrantes útiles en los paquetes de medios filtrantes de la invención contienen fibras de medios filtrantes en una cantidad correspondiente a aproximadamente 10 % a 90 % en peso de los sólidos totales en el medio filtrante, o aproximadamente 20 % a 80 % en peso de los sólidos totales en el medio filtrante, o aproximadamente 25 % a 75 %) en peso de los sólidos totales en el medio filtrante, o aproximadamente 50 % en peso de los sólidos totales en el medio filtrante. En ciertas realizaciones las fibras del medio filtrante corresponden a más del 10 % en peso del total de sólidos del medio filtrante, mientras que, en otras realizaciones, las fibras del medio filtrante corresponden a más del 20 % en peso del total de sólidos del medio filtrante, y en otras realizaciones las fibras del medio filtrante corresponden a más del 50 % en peso del total de sólidos del medio filtrante. En ciertas realizaciones, las fibras del medio filtrante corresponden a menos del 75 % en peso de los sólidos totales del medio filtrante, mientras que, en otras realizaciones, las fibras del medio filtrante corresponden a menos del 50 % en peso de los sólidos totales del medio filtrante, y en otras realizaciones las fibras del medio filtrante corresponden a más del 25 % en peso de los sólidos totales del medio filtrante.

En algunas realizaciones, se emplea una mezcla de más de una fuente de fibra de medio filtrante, en el que la mezcla de más de una fuente de fibra de vidrio se emplea para formar el porcentaje en peso total de fibra de medio filtrante en el medio filtrante. En algunas realizaciones de este tipo, la mezcla de fuentes de fibra de vidrio se selecciona para controlar la permeabilidad del medio filtrante. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la combinación de fibras de vidrio de más de una fuente de medios filtrantes con un diámetro medio de fibra de aproximadamente 0,3 a 0,5 micrómetros, medios filtrantes con un diámetro medio de fibra de aproximadamente 1 a 2 micrómetros, medios filtrantes con un diámetro medio de fibra de aproximadamente 3 a 6 micrómetros, medios filtrantes con un diámetro de fibra de aproximadamente 6 a 10 micrómetros y medios filtrantes con un diámetro de fibra de aproximadamente 10 a 100 micrómetros en proporciones variables, incluidas mezclas de dos o más de ellas, aumenta la permeabilidad del paquete de medios filtrantes. En algunas realizaciones de este tipo, las mezclas de fibra de vidrio se seleccionan para impartir un tamaño de poro controlado, dando lugar a una permeabilidad definida, a un medio filtrante.

Además de (o como alternativa a) las fibras sopladas en masa fundida, la fibra del medio puede incluir fibra de vidrio. Fibra de medios adecuados comprende una fibra de vidrio utilizado en los medios de comunicación de la presente invención incluyen tipos de vidrio conocidos por las designaciones: A, C, D, E, Zero Boro E, ECR, AR, R, S, S-2, N, y similares, y, en general, cualquier vidrio que pueda convertirse en fibras mediante procedimientos de trefilado utilizados para fabricar fibras de refuerzo o procedimientos de hilado utilizados para fabricar fibras de aislamiento térmico. Tal fibra se utiliza típicamente como un diámetro de aproximadamente 0,1 a 10 micrómetros y una relación de aspecto (longitud dividida por el diámetro) de aproximadamente 10 a 10.000. Estas fibras disponibles en el mercado se caracterizan por estar dotadas de un revestimiento de encolado. Las fuentes comerciales de materiales de vidrio adecuados son las siguientes: Lauscha International, Evanite, Johns Manville, Owen Corning y otros. Además de las fibras de vidrio, una fibra alternativa adecuada en algunas realizaciones para la fibra del medio comprende fibras de carbono.

Las fibras de carbono generalmente adecuadas deben tener un diámetro medio de menos de 25 micrómetros, más deseablemente menos de 15 micrómetros, y preferentemente menos de 10 micrómetros. Las fuentes comerciales de materiales de carbono adecuados son las siguientes: Unitika, Kynol y otros.

Fibra de armazón

La fibra de armazón proporciona soporte para la fibra de medios, y añade un manejo, fuerza y resistencia a la compresión mejorados a la fibra de medios. En determinadas realizaciones, la fibra de armazón también proporciona una mejor procesabilidad durante la formulación del amasado, la formación de hojas o capas y el procesamiento posterior (incluido el ajuste del grosor, el secado, el corte y la formación de elementos filtrantes).

La fibra de armazón es una fibra soplada en masa fundida.

Los equipos convencionales de soplado de masa fundida o hilado de masa fundida pueden utilizarse para producir tales fibras más grandes y gruesas equilibrando adecuadamente el caudal de polímero, el diámetro del orificio de la punta de la matriz, la altura de formación (es decir, la distancia desde la punta de la matriz a la superficie de formación), la temperatura de la masa fundida y/o la temperatura del aire de arrastre. Como ejemplo específico, el último banco de una serie de bancos de fibras sopladas por fusión puede ajustarse de modo que el último banco de fibras sopladas por fusión forme y deposite una capa de fibras de armazón sobre la tela no tejida de fibras de media recién formada. En lo que respecta a la fabricación de fibras termoplásticas de poliéster más grandes, reduciendo la temperatura del aire primario o disminuyendo la altura de formación, se consigue la producción de fibras más grandes y gruesas. El grosor o peso base de la capa de fibras del armazón puede aumentarse como se desee incrementando el número de bancos consecutivos de meltblown alteradas para proporcionar fibras más grandes y gruesas. Cabe señalar que la alteración de otros parámetros solos o en combinación con los parámetros antes mencionados también se puede utilizar para lograr capas de fibra de armazón y / o redes. Los procedimientos para fabricar tales fibras gruesas y de mayor tamaño se describen con más detalle en Patente de US No. 4.659.609 de Larners et al. y Patente de US No.

5.639.541 de Adam.

La capa de fibras del armazón puede depositarse coextensivamente con la capa de fibras del medio. A este respecto, se apreciará que las fibras del armazón no están significativamente estiradas y/o orientadas. No obstante, dado que las fibras del armazón se depositan sobre las fibras de los medios en un estado semifundido, forman buenos enlaces entre fibras con las fibras de los medios, así como con otras fibras gruesas, y de este modo proporcionan una estructura compuesta que tiene una mayor fuerza y resistencia al apelmazamiento durante la manipulación, la transformación y/o el uso. Además, a pesar de la formación de una capa que tiene mayor irregularidad, glóbulos poliméricos y/o granalla, la capa de fibras de armazón forma una estructura abierta que no disminuye significativamente la eficacia de filtración y/o crea pelusas u otras partículas perjudiciales para el uso de la misma en aplicaciones de filtración.

La fibra de armazón también puede ser una fibra bicomponente. Tal como se utiliza en la presente memoria, por "fibra bicomponente" se entiende una fibra formada a partir de un material termoplástico que tiene al menos una porción de fibra con un punto de fusión y una segunda porción termoplástica con un punto de fusión inferior. La configuración física de estas porciones de fibra es típicamente en una estructura de lado a lado o vaina-núcleo. En la estructura lado a lado, las dos resinas se extruyen normalmente de forma conectada en una estructura lado a lado. Otras morfologías útiles incluyen las fibras bicomponentes lobuladas, en el que las puntas de las fibras tienen lóbulos que se forman a partir de un polímero de punto de fusión más bajo que el resto de la fibra.

El uso de la fibra bicomponente permite la formación de una capa de medios o elemento filtrante que puede formarse sin aglutinante de resina separado o con cantidades mínimas de un aglutinante de resina que reduce sustancialmente o evita la formación de película a partir de la resina aglutinante y también evita la falta de uniformidad en el medio o elemento debido a la migración de la resina a una localización particular de la capa de medios. El uso de la fibra bicomponente puede permitir reducir la compresión, mejorar la solidez y aumentar la resistencia a la tracción en el medio filtrante y mejora la utilización de la fibra del medio, tal como la fibra de vidrio y otros materiales de fibra submicrométrica que se añaden a la capa del medio o al elemento filtrante.

Las fibras del medio y las fibras del armazón se combinan en diversas proporciones para formar un material de alta resistencia que tiene una capacidad de filtración, permeabilidad y vida útil de filtración sustanciales. Dicho medio puede fabricarse con fibras secundarias opcionales y otros materiales aditivos. Estos componentes se combinan para formar un material de alta resistencia que tiene una gran capacidad de flujo, permeabilidad y alta resistencia.

También pueden utilizarse fibras bicomponentes como fibra de armazón. Diversas combinaciones de polímeros para la fibra bicomponente pueden ser útiles en la presente Realización, en una realización el primer componente polimérico funde a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del segundo componente polimérico y típicamente por debajo de 205 °C. Además, las fibras bicomponentes suelen mezclarse integralmente y dispersarse uniformemente con las fibras del medio. La masa fundida del primer componente polimérico de la fibra bicomponente es necesaria para que las fibras bicomponentes formen una estructura esquelética pegajosa que, al enfriarse, captura y une muchas de las fibras del medio, así como se une a otras fibras bicomponentes. En la estructura de núcleo envainado, el termoplástico de bajo punto de fusión (por ejemplo, aproximadamente de 80 a 205 °C) suele extruirse alrededor de una fibra del material de mayor punto de fusión (por ejemplo, aproximadamente de 120 a 260 °C).

En uso, las fibras bicomponentes típicamente tienen un diámetro de fibra de aproximadamente 5 a 50 micrómetros, a menudo de aproximadamente 10 a 20 micrómetros, y típicamente en una forma de fibra generalmente tienen una longitud de 0,1 a 20 milímetros o a menudo tienen una longitud de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 15 milímetros. Dichas fibras pueden estar hechas de una variedad de materiales termoplásticos, incluyendo poliolefinas (tales como polietilenos), poliésteres (tales como tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de policiclohexilendimetileno), nylon, incluyendo nylon 6, nylon 6,6, nylon 6,12, etc.

Las fibras bicomponentes son útiles para formar medios de filtración mecánicamente estables, pero resistentes y permeables. Las fibras bicomponentes útiles en los conjuntos filtrantes de la invención son de morfología núcleo/cáscara (o enfundadas), morfología lado a lado, morfología de islas en el mar o morfología lobulada. Las fibras bicomponentes están formadas por al menos dos materiales termoplásticos que tienen diferentes puntos de fusión. En algunas realizaciones, los polímeros termoplásticos útiles para formar el núcleo o la vaina de las fibras bicomponentes útiles en los medios filtrantes de la presente invención incluyen poliolefinas tales como polietileno, polibutileno, poli-a-octeno, y copolímeros de los mismos incluyendo baja densidad lineal, baja densidad, alta densidad, ultra-alta densidad, y otras designaciones morfológicas y de composición; politetrahaloetilenos tales como politetrafluoroetileno y policlorotrifluoroetileno; poliésteres tales como el tereftalato de polietileno, el tereftalato de polibutileno o el naftalato de polietileno; acetato de polivinilo, alcohol polivinílico y sus copolímeros; halogenuros de polivinilo tales como el cloruro de polivinilo, halogenuros de polivinilideno tales como el cloruro de polivinilideno, el fluoruro de polivinilideno y similares y sus copolímeros; poliacetales tales como butiral de polivinilo, resinas acrílicas (poliacrilatos) tales como ésteres de polimetilacrilato y ésteres de polimetilmetacrilato y sus copolímeros, incluidos los copolímeros de ácido acrílico y sus sales; poliamidas tales como nailon 6, nailon 66. nilón 6,10 nylon 46, y similares y sus copolímeros; poliestireno y sus copolímeros; poliuretanos; poliureas; resinas celulósicas, a saber, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, butirato de acetato de celulosa, Etilcelulosa, y similares; copolímeros de cualquiera de los materiales anteriores, tales como copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-ácido acrílico, copolímeros en bloque de estireno-butadieno, cauchos KRATON®y similares. En algunas realizaciones, se emplea una fibra bicomponente de revestimiento/núcleo de poliolefina/poliéster en la que el revestimiento de poliolefina funde a una temperatura inferior a la del núcleo de poliéster. En una realización, la fibra bicomponente comprende una cubierta de poliéster y un núcleo de poliéster. En otras realizaciones, dos poliolefinas, o dos poliésteres, dos haluros de polivinilo, dos haluros de polivinilideno, dos polímeros de poliamida, o cualesquiera otros dos polímeros que sean similares o idénticos químicamente se emplean como núcleo y cubierta, en el que las diferencias de composición (por ejemplo. la mezcla de composición de monómero particular utilizada para sintetizar el polímero, o el bloqueo de la concentración de monómero en un copolímero), peso molecular, o diferencias morfológicas tales como el grado de ramificación o el grado de cristalización de la cadena lateral y similares proporcionan materiales poliméricos de fusión o ablandamiento más bajo y alto.

En algunas realizaciones, el componente de punto de fusión más bajo de las fibras bicomponentes se emplea como la vaina en una morfología de núcleo/vaina (o cáscara en una morfología de núcleo/concha), como los lóbulos en una morfología lobulada, como las "islas" en una morfología de islas en el mar, o como un lado de una morfología de lado a lado. El componente de fusión inferior proporciona una capacidad de fusión al paquete de medios filtrantes formado, en el que las telas no tejidas tendidas en húmedo o tendidas en aire se calientan a una temperatura superior al punto de fusión o a la temperatura de transición vítrea del componente de fusión inferior e inferior al punto de fusión o a la temperatura de transición vítrea del componente de fusión superior. En algunas realizaciones, la fusión de la masa fundida se lleva a cabo cuando los componentes de fibra fundidos o ablandados entran en contacto con otras fibras bicomponentes, así como con otras fibras y aditivos dentro del paquete de medios filtrantes húmedos o aéreos. En tales realizaciones, cuando la temperatura se reduce posteriormente a la temperatura de uso final prevista o por debajo de ella, las fibras bicomponentes se han fundido al menos parcialmente en virtud de la vaina (o lóbulo o lado), al tiempo que conservan sustancialmente las características no tejidas de altitud, permeabilidad, porosidad, peso básico, grosor y similares impartidas por el procedimiento de tendido en húmedo o al aire empleado para formar el material. Estas características de no tejido se mantienen en virtud del núcleo o lado de mayor fusión de la fibra bicomponente que conserva su morfología fibrosa durante la fusión de la masa fundida. Además, la fibra bicomponente fundida imparte propiedades deseables, incluida la reducción de la compresión y el aumento de la resistencia a la tracción; la fibra bicomponente fundida mejora aún más la utilización y retención de la fibra del medio filtrante y otras fibras secundarias y/o materiales aditivos en los medios o conjuntos filtrantes de la invención.

En algunas realizaciones, las fibras bicomponentes de núcleo/vaina conocidas como Advansa 271P disponibles en E. I. Dupont Nemours, Wilmington DE son útiles para formar tanto los medios filtrantes de gran volumen como los de bajo volumen útiles en los conjuntos filtrantes de la invención. Otras fibras bicomponentes útiles incluyen la serie T-200 de fibras concéntricas de núcleo/vaina disponibles en Fiber Innovation Technology, Inc. de Johnson City, TN; Kuraray N720, disponible en Engineered Fibers Technology, LLC de Shelton, CT; Nichimen 4080, disponible en Nichimen America Inc. de Nueva York, NY; y materiales similares. Todas estas fibras presentan las características de la masa fundida descritas anteriormente.

Las fibras spunbond también pueden utilizarse como las fibras de armazón. Las fibras spunbond suelen tener un diámetro de aproximadamente 10 micrómetros o más. Las bandas spunbond (que tienen un diámetro medio de fibra aproximadamente inferior a 10 micrómetros) pueden obtenerse mediante diversos procedimientos, entre los que se incluyen los descritos en Patente U.S. No. 6.200.669 a Marmon et al. y Pat. U.S. No. 5.759.926 a Pike et al. Tal como se utiliza en la presente memoria, el término "polímero" incluye generalmente, pero no se limita a, homopolímeros, copolímeros, tales como, por ejemplo, copolímeros en bloque, de injerto, aleatorios y alternos, terpolímeros, etc., y mezclas y modificaciones de los mismos. Además, a menos que se limite específicamente de otro modo, el término "polímero" incluirá todas las configuraciones geométricas posibles de la molécula. Estas configuraciones incluyen, entre otras, simetrías isotácticas, sindiotácticas y aleatorias.

Propiedades del Medio

Las propiedades de rendimiento del medio filtrante se ven afectadas significativamente por el control de atributos referidos al tamaño de la fibra, la estructura de los poros, la solidez y la compresibilidad del medio filtrante. Generalmente, el uso de un medio que tiene una solidez relativamente baja y una baja compresibilidad, mientras que también tiene un tamaño de poro de flujo medio pequeño pero un tamaño de poro de flujo máximo grande da como resultado un ejemplo de construcción de medio que puede eliminar compuestos FDP sin taponamiento prematuro.

En general, la fibra del medio tiene un diámetro mucho menor que la fibra del armazón. En realizaciones de ejemplo, la fibra del medio tiene un diámetro medio menor que 5 micrómetros, mientras que la fibra del armazón tiene un diámetro medio mayor que 5 micrómetros. Más típicamente, la fibra del medio tendrá un diámetro medio de 0,1 a 20 micrómetros, y opcionalmente de 0,1 a 15 micrómetros. En algunas realizaciones, la fibra del medio tendrá un diámetro medio de 0,4 a 12 micrómetros, y en algunas realizaciones de 0,4 a 6,5 micrómetros. A menudo son deseables las fibras del medio con un diámetro medio menor que 10 micrómetros, menor que 7,5 micrómetros, menor que 6,5 micrómetros y menor que 5 micrómetros. La fibra del armazón tendrá típicamente un diámetro de 5 a 40 micrómetros, más típicamente de 7 a 20 micrómetros, y a menudo de 10 a 14 micrómetros. En algunas realizaciones, las fibras del armazón pueden tener diámetros significativamente mayores, incluyendo hasta 100, 150, 250, 300, 350, 400 o 500 micrómetros en diversas realizaciones. Obsérvese que el diámetro tanto de las fibras del medio como de las fibras del armazón puede ser variable. En algunos casos, los diámetros de las fibras variarán a lo largo de sus longitudes, mientras que lo más habitual es que se incorporen fibras de diferentes diámetros.

Otra característica de los medios filtrantes fabricados de acuerdo con la presente invención, y en particular aquella porción de los medios asociada con el secuestro de FDPs (y productos contaminantes de combustible relacionados), es que típicamente tiene un nivel de solidez relativamente bajo. Tal como se utiliza en la presente memoria, la solidez es el volumen de fibra sólida dividido por el volumen total del medio filtrante en cuestión, normalmente expresado en porcentaje. En una aplicación típica, la solidez de los medios filtrantes asociados con el secuestro de los PAF es inferior al 15 por ciento, más típicamente inferior al 12 por ciento, y más frecuentemente inferior al 10 por ciento. En ciertas realizaciones, la solidez es menor que el 9 por ciento, menor que el 8 por ciento o menor que el 7 por ciento.

Una característica adicional del medio filtrante fabricado de acuerdo con la presente invención es que es relativamente incompresible, especialmente en relación con la solidez del medio. La compresibilidad es la resistencia (es decir) a la compresión o deformación en la dirección del flujo del fluido a través del medio. Una prueba adecuada para la compresión de medios es una prueba de fuerza de compresión frente a distancia, en el que una pila de medios se comprime bajo una carga para determinar el porcentaje de compresión. Un ejemplo de tal prueba es el siguiente: Se utiliza una sonda de 2,54 centímetros de diámetro y una célula de carga de 5 kg para comprimir una pila de material que tiene un grosor total de 25 mm. La prueba se realiza a una velocidad de 1 mm/seg, con una distancia inicial de 30 mm desde el fondo y un disparo de datos de 0,5 g. La diana de fuerza final es de 4.800 g. El tamaño de la muestra de material puede ser un círculo de 2,22 centímetros de diámetro, orientado con muestras de material para formar una pila directamente debajo de la sonda de prueba. La presión sobre el medio en tales implementaciones es de aproximadamente 1,24 kg/cm2. El número de muestras apiladas utilizadas debe ser suficiente para tener un grosor total de 25 mm, por lo que el número total de muestras variará en función del grosor individual del material del medio sometido a prueba. Los datos se analizan en términos de la siguiente ecuación:

en el que t 1 = espesor desde el fondo de las muestras apiladas cuando la fuerza = 0,5 gramos, y t2 = espesor desde el fondo de las muestras apiladas cuando la fuerza = 4.800 g, siendo x igual a la distancia recorrida por la sonda durante la prueba, que es la distancia M 2. Los instrumentos adecuados para realizar esta prueba incluyen, por ejemplo, un Analizador de Textura TA.XT2Í de Stable Micro Systems que utilice el software Texture Expert Exceed versión 2.64.

La resistencia a la compresión debe ser suficiente para mantener el espesor de un material y mantener así su estructura porosa y el flujo de filtración y el rendimiento de eliminación de partículas. Las compresibilidades típicas de los materiales fabricados por la invención son las siguientes: En un primer ejemplo de realización, el medio filtrante que contiene la fibra del armazón y la fibra del medio tiene una compresibilidad menor que el 40 por ciento a una presión de 1,24 kg/cm2 En otras realizaciones el medio filtrante tiene una compresibilidad menor que 30 por ciento a una presión de 1,24 kg/cm2, menor que 20 por ciento a una presión de 1,24 kg/cm2, y menor que 10 por ciento a una presión de 1,24 kg/cm2. Como se ha indicado anteriormente, en una aplicación típica, la solidez de los medios filtrantes asociados con el secuestro de FDPs es inferior al 15 por ciento, más típicamente inferior al 12 por ciento, y más frecuentemente inferior al 10 por ciento. En ciertas realizaciones, la solidez es menor que el 9 por ciento, menor que el 8 por ciento o menor que el 7 por ciento.

En una realización a modo de ejemplo de la invención, el medio filtrante comprende fibras sopladas en fusión de diversos tamaños laminadas en el lado de antes del medio de celulosa, sirviendo también la celulosa una doble función como filtro de partículas duras y como soporte para el vidrio unido térmicamente. La masa fundida soplada funciona para eliminar los FDPs de tal manera que los FDPs se eliminan al tiempo que se evita el taponamiento prematuro de la capa de celulosa. Este rendimiento mejorado se consigue, en parte, seleccionando la mezcla de fibras de modo que el medio tenga una solidez relativamente baja, conservando al mismo tiempo una compresibilidad relativamente baja.

Típicamente algunas de las fibras son relativamente delgadas y en altas concentraciones mientras que otras fibras son relativamente gruesas y en concentraciones más bajas, dan como resultado un medio que tiene tamaños de poro de flujo medio pequeños, pero también típicamente tamaños de poro máximos relativamente altos. El uso de un medio que tiene una solidez relativamente baja y una baja compresibilidad, al tiempo que tiene un tamaño de poro de flujo medio pequeño pero un tamaño de poro de flujo máximo alto da como resultado un constructo de medio que elimina eficazmente los compuestos FDP sin taponamiento prematuro. Los materiales preferentes para la fibra del medio son los que tienen una resistencia a la tracción relativamente alta y pueden fundirse en fibras de pequeño diámetro. Los materiales preferentemente utilizados para las fibras del armazón tienen valores relativamente más altos de módulo de elasticidad que los materiales utilizados para las fibras del medio. La identificación de los materiales adecuados en base a la resistencia relativa a la tracción y el módulo de elasticidad puede mejorarse comparando los materiales divulgados en "The Science And Engineering of Materials" de Donald R. Askeland, incluyendo en la "Tabla 15-6": The Mers and Properties of Selected Thermoplastics Produced by Addition Polymerization".

El rendimiento de los medios puede medirse por un factor de compresibilidad-solidez ("Factor CS") que se determina como el múltiplo del porcentaje de compresión por el porcentaje de solidez. En ambos casos, generalmente se prefieren los números más bajos. Un porcentaje de compresión del 40 por ciento, multiplicado por una solidez del 15 por ciento, da un Factor CS de 600. Un porcentaje de compresión del 10 por ciento, junto con una solidez del 10 por ciento, proporcionará un Factor CS de 100. Por lo general, se desea un Factor CS inferior a 600. Factores CS de menos de 500, menos de 450, menos de 400, y menos de 350 son todos adecuados para ciertas implementaciones de la invención. Factores CS menores que 300 pueden ser particularmente deseables, así como Factores CS menores que 250, menores que 200 e incluso menores que 150. También son deseables factores CS menores que 150, en particular menores que 125, menores que 100. y menores que 75.

Otra métrica por la que se describen las propiedades de los medios asociados con el secuestro de FDPs (y opcionalmente otros productos contaminantes de combustible similares) se refiere a las estructuras de poro de los medios. En general, es posible caracterizar las propiedades de un medio poroso en términos de parámetros tales como poro de flujo medio, poro de flujo modo y poro de flujo máx. El "tamaño de poro modal" es el tamaño de poro más frecuente en un material. La FIG. 2 muestra la Distribución de la Densidad del Tamaño de Poro de Flujo de un material de ejemplo. El "tamaño de poro modal" se muestra como el pico más alto de la curva, aproximadamente a 30 micrómetros. "Tamaño medio de los poros" es el tamaño medio de los poros del material, y "tamaño acumulado de los poros del flujo" es una medida del porcentaje total de flujo que pasa a través del medio en función del diámetro de los poros, determinado utilizando un instrumento porómetro de flujo capilar. "Tamaño de poro de flujo medio" se define como el tamaño de poro en el que el 50 % del flujo acumulado pasa a través del medio. "La porosidad" se define como la cantidad de espacio vacío de un material. La FIG. 3 muestra la Distribución Acumulativa del Tamaño de Poro de Flujo. El "tamaño medio de los poros de flujo" (indicado por la flecha) es el punto en el que la curva interseca el 50 % en el eje y.

Con respecto al tamaño de los poros, la porción del medio filtrante principalmente responsable de la eliminación de FDPs y contaminantes relacionados tendrá típicamente un tamaño de poro de flujo medio de 5 a 20 micrómetros, o de 5 a 10 micrómetros. Los tamaños de poro de flujo medio adecuados incluyen menos de 20 micrómetros, menos de 15 micrómetros y menos de 10 micrómetros. La porción del medio filtrante responsable principalmente de la eliminación de los FDPs y los contaminantes relacionados tendrá típicamente un tamaño de poro de flujo modal de 10 a 50 micrómetros, de 20 a 40 micrómetros, o de 25 a 35 micrómetros. Los tamaños de poro de flujo modal adecuados incluyen, por ejemplo, más de 10, más de 15, más de 20 y más de 25 micrómetros. En lo que respecta al tamaño máximo de los poros, la porción del medio filtrante responsable de la eliminación de los FDPs y otros contaminantes suele tener un tamaño máximo superior al de los medios de celulosa o masa fundida. Los tamaños de poro de flujo máx. adecuados incluyen más de 10 micrómetros, preferentemente, más de 20 micrómetros y, en algunas realizaciones, más de 30 micrómetros. En algunos ejemplos, el tamaño máx. de los poros es de 20 a 50 micrómetros, o de 25 a 45 micrómetros.

Típicamente, el tamaño de poro modo es mayor en la porción anterior que en la porción posterior del medio filtrante, y el tamaño de poro medio (o promedio) es menor en la porción anterior que en la porción posterior. De acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, es deseable en general tener al menos una porción del medio con poros de flujo medio pequeños, mientras que también tiene un poro de flujo máx grande. La relación entre el tamaño de poro máx. y el poro de flujo medio suele ser de al menos 2,5, opcionalmente de al menos 5,0, y en algunas realizaciones superior a 7,5. En ciertas realizaciones, cuando el poro de flujo medio es muy pequeño y el poro de flujo máx. relativamente alto, esta relación puede ser superior a 10, y opcionalmente superior a 12,5 o 15. Unas cifras elevadas reflejan una distribución más amplia del tamaño de las partículas, lo que puede mejorar la eliminación de los contaminantes FDP (y afines).

Fibras Adicionales

La capa de medios para la eliminación de FDPs y productos contaminantes de combustible similares puede contener fibras secundarias hechas de una serie de fibras tanto hidrófilas, hidrófobas, oleófilas y oleófobas. Estas fibras cooperan con la fibra de vidrio y la fibra bicomponente para formar un medio de filtración permeable mecánicamente estable, pero resistente, que puede soportar la tensión mecánica del paso de materiales fluidos y puede mantener la carga de partículas durante su uso. Las fibras secundarias son típicamente fibras monocomponentes con un diámetro que puede intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 50 micrómetros y pueden estar hechas de una variedad de materiales. Un tipo de fibra secundaria es una fibra de armazón que coopera con otros componentes para unir los materiales en una lámina. Otro tipo de fibra secundaria es una fibra estructural que coopera con otros componentes para aumentar la resistencia a la tracción y al estallido de los materiales en condiciones secas y húmedas. Además, la fibra del armazón puede incluir fibras hechas de polímeros tales como cloruro de polivinilo y alcohol polivinílico. Las fibras secundarias también pueden incluir fibras inorgánicas tales como fibra de carbono/grafito, fibra metálica, fibra cerámica y combinaciones de las mismas.

Las fibras termoplásticas secundarias incluyen, pero no se limitan a, fibras de poliéster, fibras de poliamida, fibras de copoliéteréster, fibras de tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polibutileno, fibras de polietercetona (PEKK), fibras de polieteretercetona (PEEK), fibras de polímero cristalino líquido (LCP) y mezclas de las mismas. En general, las fibras de polipropileno no son deseables, porque tienen una menor resistencia a los combustibles y porque tienen un módulo relativamente bajo. Las fibras de poliamida incluyen, sin limitarse a ellas, el nailon 6, 66, 11, 12, 612 y los "nailones" de alta temperatura (como el nailon 46), incluidas las fibras celulósicas, el acetato de polivinilo, las fibras de alcohol polivinílico (incluidas varias hidrólisis de alcohol polivinílico, como los polímeros hidrolizados al 88 %, al 95 %, al 98 % y al 99,5 %), el algodón, el rayón viscosa, los termoplásticos tales como el poliéster, el polietileno, etc, acetato de polivinilo, ácido poliláctico y otros tipos de fibras comunes. Las fibras termoplásticas son generalmente finas (aproximadamente 0. 5-20 denier de diámetro), cortas (aproximadamente 0,1-5 cm de largo), fibras cortadas, que posiblemente contengan aditivos convencionales precompuestos, tales como antioxidantes, estabilizantes, lubricantes, endurecedores, etc. Las fibras termoplásticas preferentes son las de poliamida y las de tereftalato de polietileno, siendo las más preferentes las de tereftalato de polietileno.

Las fibras discontinuas se añaden típicamente a una banda no tejida en forma solidificada (tal como mediante el procedimiento ejemplar descrito más adelante) en contraposición a ser fundidas por soplado en la banda. A menudo, se fabrican mediante procedimientos tales que el diámetro de la fibra se asemeja más al tamaño del orificio a través del cual se extruye la fibra (en comparación con, por ejemplo, las fibras sopladas por fusión).

Las fibras discontinuas son típicamente materiales poliméricos sintéticos. Su composición puede elegirse de modo que puedan unirse por fusión entre sí y/o a las fibras sopladas por fusión durante un procedimiento de moldeo típico (tal como el utilizado para formar un cuerpo de respirador moldeado). Independientemente de su procedimiento de fabricación o composición, las fibras discontinuas suelen cortarse a máquina a una longitud específica predeterminada o identificable. Las fibras discontinuas suelen tener una longitud de aproximadamente 0,1 a 8 cm, más preferentemente de aproximadamente 0,1 a 2,0 cm. El diámetro geométrico medio de las fibras discontinuas es generalmente superior a aproximadamente 5 pm de media, y en diversas realizaciones puede ser superior a 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150, 250, 300, 350, 400 o 500 pm dependiendo de su uso, y de si está proporcionando funcionalidad de fibra de soporte o funcionalidad de fibra de armazón, o ambas.

Las fibras discontinuas adecuadas pueden prepararse a partir de tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno, polipropileno, copoliéster, poliamida, o combinaciones de uno de los anteriores. Si son enlazables, las fibras discontinuas suelen conservar gran parte de su estructura tras el enlace. Las fibras discontinuas pueden ser fibras onduladas como las descritas en la Patente U.S. 4,1 18,531 a Hauser. Las fibras onduladas pueden tener un perfil ondulado, rizado o dentado continuo a lo largo de su longitud. Las fibras discontinuas pueden comprender fibras onduladas de aproximadamente 10 a 30 ondulaciones por cm. Las fibras discontinuas pueden ser fibras monocomponentes o multicomponentes.

Los diferentes componentes pueden ser diferentes tipos de polímeros (por ejemplo, poliéster), o pueden ser el mismo tipo de polímero, pero con diferentes puntos de fusión. Las fibras multicomponente pueden ser fibras bicomponente que tienen una configuración coextensiva lado a lado, una configuración coextensiva concéntrica de núcleo de vaina o una configuración coextensiva elíptica de núcleo de vaina.

Configuraciones que Contienen Varias Capas o Varias Áreas Funcionales

Como se ha indicado anteriormente, el material de filtro anterior seleccionado para secuestrar FDPs (que contiene fibra de medios y fibra de armazón, tal como fibra de vidrio y fibra bicomponente) se combina a menudo con un material de filtro posterior. Este material filtrante posterior se selecciona generalmente para una eliminación favorable de las partículas contaminantes. La porción posterior puede comprender, por ejemplo, celulosa. La diferencia entre la capacidad de la porción anterior y la posterior para atraer diversos contaminantes, combinada con la distribución del tamaño de los poros de las porciones anterior y posterior, permiten que el medio filtrante de la presente invención elimine eficazmente un intervalo de contaminantes sin que se produzca un taponamiento prematuro del filtro.

La porción aguas arriba (por ejemplo, fibra bicomponente y fibra de poliéster meltblown) del medio tiene típicamente un tamaño de poro de flujo medio más pequeño que la porción aguas abajo (por ejemplo, celulosa), pero este tamaño de poro medio más pequeño se combina a menudo con un tamaño de poro de modo más grande en la porción aguas arriba, lo que puede ser útil para mejorar la carga del filtro con ciertos contaminantes, en particular productos de degradación del combustible. Típicamente, el tamaño de poro modo (o más común) es mayor en la porción anterior que en la posterior, y el tamaño de poro medio (o promedio) es menor en la porción anterior que en la posterior.

La porción aguas arriba también puede tener su propia varianza de tamaño de poro, caracterizada al menos por diferentes tamaños de poro a diferentes profundidades de la porción aguas arriba. En la "parte superior" de la porción anterior, el tamaño del poro de modo se incrementa opcionalmente. Para algunos medios, el tamaño de poro del modo posterior de la porción anterior es significativamente mayor que el tamaño de poro del modo posterior de la porción posterior, que suele ser celulosa. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro de modo de la porción anterior puede ser al menos un 20 por ciento mayor que el tamaño de poro de modo de la porción posterior en algunas realizaciones, y al menos un 40 por ciento mayor que el tamaño de poro de modo de la porción posterior en otras realizaciones.

En una realización de ejemplo, el tamaño de poro de modo de la porción anterior es al menos un 20 por ciento mayor que el tamaño de poro de modo de la porción posterior; y el tamaño de poro de flujo medio de la porción anterior es menor que el 90 por ciento del tamaño de poro de flujo medio de la porción posterior. Se apreciará que la porción posterior puede contener fibra que tiene un diámetro medio o una sección transversal mayor que el diámetro medio de la fibra del medio en la porción anterior. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro modal de la porción anterior puede ser al menos un 40 por ciento mayor o al menos un 60 por ciento mayor que el tamaño de poro modal de la porción posterior. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de flujo medio de la porción anterior es menor que el tamaño de poro de flujo medio de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño medio del poro de flujo de la porción anterior puede ser menor que el 70 por ciento o menor que el 50 por ciento del tamaño medio del poro de flujo de la porción posterior.

El diámetro de la fibra del medio también puede seleccionarse para mejorar el rendimiento entre las porciones anterior y posterior. En una realización, la porción anterior contiene fibra media que tiene un diámetro medio de menos de 10 micrómetros basado en el recuento total de fibras; y la porción posterior contiene fibra media que tiene un diámetro medio diferente del diámetro de la fibra media en la porción anterior. En una realización, la fibra media de la porción anterior tiene un diámetro medio menor que 5 micrómetros. Generalmente, la porción posterior contiene fibra que tiene un diámetro medio o una sección transversal superior al diámetro medio de la fibra del medio en la porción anterior. La porción anterior puede comprender, por ejemplo, fibra de vidrio, fibra de armazón o fibra bicomponente. En algunas realizaciones, la porción posterior comprende celulosa, fibras poliméricas tales como poliéster, o una combinación de las mismas.

En una realización, la porción aguas arriba contiene fibra del medio que tiene un diámetro medio de menos de 10 micrómetros basado en el recuento total de fibras; y la porción aguas abajo contiene fibra del medio que tiene un diámetro medio diferente del diámetro medio de la fibra del medio en la porción aguas arriba; en el que el tamaño de poro medio de la porción anterior es al menos un 20 por ciento mayor que el tamaño de poro medio de la porción posterior; y en el que el tamaño de poro medio de flujo del medio en la porción anterior es menor que el 90 por ciento del tamaño de poro medio de flujo del medio en la porción posterior.

En algunas realizaciones, el filtro para filtrar líquidos comprende una porción anterior que tiene medios que tienen una porosidad de al menos el 50 por ciento, los medios que tienen una fibra de medios y una fibra de armazón que tiene un diámetro medio mayor que la fibra de medios; y una porción posterior que tiene celulosa. La porción anterior puede ser de fibra de carbono o de vidrio. En una realización, la fibra media de la porción anterior tiene un diámetro medio menor que 5 micrómetros. En otra Realización, la fibra media de la porción anterior tiene un diámetro medio menor que 15 micrómetros. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro modal de la porción anterior puede ser al menos un 20 por ciento o al menos un 40 por ciento mayor que el tamaño de poro modal de la porción posterior.

En otra realización, la invención se dirige a un medio filtrante que comprende una porción aguas arriba que contiene fibras seleccionadas de entre fibras de carbono y fibras meltblown; y una porción aguas abajo que comprende celulosa; en el que el tamaño de poro de modo de la porción aguas arriba es al menos un 20 por ciento mayor que el tamaño de poro de modo de la porción aguas abajo; y en el que el tamaño de poro de flujo medio de la porción aguas arriba es menor que el 90 por ciento del tamaño de poro de flujo medio de la porción aguas abajo. Se apreciará que la porción posterior puede contener fibra que tiene un diámetro medio mayor que el diámetro medio de la fibra del medio en la porción anterior. En algunas realizaciones, el tamaño de poro de la porción anterior es mayor que el tamaño de poro de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro modal de la porción anterior puede ser al menos un 40 por ciento mayor o al menos un 60 por ciento mayor que el tamaño de poro modal de la porción posterior. En algunas realizaciones, el tamaño medio del poro de flujo de la porción anterior es menor que el tamaño medio del poro de flujo de la porción posterior. Por ejemplo, el tamaño de poro de flujo medio de la porción anterior puede ser menor que el 70 por ciento o el 50 por ciento del tamaño de poro de flujo medio de la porción posterior.

En algunas realizaciones, la porción de filtro antes carga productos de degradación de combustible a un nivel de captura de al 50 por ciento mayor que la porción de filtro posterior. En algunas realizaciones, la primera porción de filtro carga productos de degradación del combustible a un nivel de captura de al menos un 100 por ciento mayor que la segunda porción de filtro. En algunas realizaciones, la primera porción de filtro carga productos de degradación del combustible a un nivel de captura de al menos 200 por ciento mayor que la segunda porción de filtro. El porcentaje puede normalizarse en función del volumen o del área del medio.

En algunas realizaciones, el polvo de polímero cristalino de baja temperatura se utiliza para laminar los medios sintéticos y de celulosa juntos con el fin de hacer que los medios compuestos sean fácilmente fabricables en un número de diferentes configuraciones de elementos filtrantes. También son posibles otros procedimientos de laminación de las capas de soporte, tales como la laminación adhesiva o los medios de enlace térmico.

Refiriéndose ahora a la FIG. 4A a 4D, se muestran ejemplos de configuraciones para constructos de medios filtrantes, En estos diagramas esquemáticos de sección transversal, sólo se describe la colocación básica de los componentes de los medios filtrantes, y se entenderá que estas figuras no están dibujadas a escala. También se entenderá que las figuras son simplificaciones de las realizaciones de los medios, y que son realizaciones alternativas, pero no limitantes en cuanto a los tipos de constructos posibles según la presente invención. La FIG. 4A es una vista esquemática en sección transversal de una construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención, que muestra una construcción de dos capas. En esta realización de ejemplo, el constructo 120 de medios incluye una primera porción que contiene medios 122 anteriores y una segunda porción que contiene medios 124 posteriores. El medio de antes puede ser, por ejemplo, una combinación de fibra de vidrio y fibra de armazón bicomponente. La porción posterior puede ser, por ejemplo, un medio de celulosa.

La FIG. 4B es una vista esquemática en sección transversal de otra construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención, que muestra una construcción de tres capas. En esta realización de ejemplo, el constructo 130 de medios incluye porciones primera y segunda que contienen los medios 132 y 133 anteriores, más una tercera porción que contiene los medios 134 posteriores. Las porciones de medios anteriores pueden ser, por ejemplo, una combinación de fibra de vidrio de medios y fibra de armazón bicomponente. En algunas realizaciones, estas porciones 132, 133 de medios anteriores pueden tener propiedades diferentes entre sí, tales como diferentes tamaños y distribuciones de poros. No es necesario que ambas capas (o porciones si no están en capas discretas) eliminen los FDPs o contaminantes similares, siempre que al menos una capa o porción lo haga. La porción posterior puede ser, por ejemplo, un medio de celulosa. Realizaciones adicionales pueden tener, por ejemplo, capas anteriores y posteriores adicionales.

La FIG. 4C es una vista esquemática en sección transversal de una construcción de medios realizada de acuerdo con una implementación de la invención que muestra una construcción de dos capas con un espaciador entre las capas de medios. En esta realización de ejemplo, el constructo 140 de medios incluye una primera porción que contiene medios aguas arriba 142, una segunda porción que contiene medios 144 aguas abajo, y un espaciador 146 entre las porciones 142, 144 aguas arriba y aguas abajo. El medio de antes puede ser, por ejemplo, una combinación de fibra de vidrio y fibra de armazón bicomponente. La porción posterior puede ser, por ejemplo, un medio de celulosa. El espaciador 146 puede ser, por ejemplo, un material de malla no filtrante.

La FIG. 4D es una vista esquemática en sección transversal de un constructo de medios realizado de acuerdo con una realización de la invención en el que la porción 152 anterior y la porción 154 posterior están separadas entre sí por una brecha. El medio de antes puede ser, por ejemplo, una combinación de fibra de medio meltblown y fibra de armazón bicomponente. La porción posterior puede ser, por ejemplo, un medio de celulosa. La brecha puede ser relativamente pequeña o grande. En esta realización, la orientación funcional de los dos medios es importante: que una porción de los medios se sitúe antes de la otra porción. Se entenderá que los materiales de soporte pueden colocarse intermedios entre estas dos porciones 152, 154.

La Figura 5 ilustra la relación de poros de los medios en una realización a modo de ejemplo de la invención, en el que la porción antes comprende medios sintéticos de vidrio bicomponente y la porción posterior comprende celulosa. En particular, en este ejemplo se muestra una estructura en capas de la presente invención, en la que el tamaño de los poros puede variar de muy abierto en la porción anterior a mucho más pequeño en la porción posterior, donde se produce la filtración de partículas finas. La porción anterior puede comprender dos o más capas con diferentes tamaños de poro, como se muestra en la presente memoria. Sin embargo, el tamaño de poro modal de la celulosa es menor que los tamaños de poro modal de ambas porciones de la porción anterior representada.

A menudo es útil un filtro con una estructura en la que los poros del medio son más pequeños en el lado posterior que en el lado anterior. En otras palabras, la estructura porosa es más densa de antes a después. Como resultado, las partículas o contaminantes a filtrar pueden penetrar a profundidades variables en función del tamaño de las partículas. Esto hace que las partículas o contaminantes se distribuyan por toda la profundidad del material filtrante, reduciendo el aumento de la caída de presión y alargando la vida útil del filtro. En una realización, el tamaño de los poros cambia por etapas, como en la FIG. 7. En otra realización, el tamaño de los poros aumenta gradualmente de menor en el lado posterior a mayor en el lado anterior.

La FIG. 6 muestra un ejemplo de una realización de un filtro 180 de combustible de varias etapas, que tiene capas concéntricas de medios 182, 184, 186. Las capas concéntricas pueden comprender capas de medios y fibras de armazón con dimensiones de poro variables desde el exterior hacia el interior. Por lo general, el tamaño medio de los poros de flujo será menor desde las capas 182 externas hasta las capas 186 internas. Los FDPs y otros productos similares tienen tendencia a adsorberse en la superficie exterior del soporte y crear una capa o película sobre el mismo. La aglomeración de los productos de degradación empieza a llenar los poros. El mayor número de poros grandes en los medios anteriores permite que los medios exteriores capturen y almacenen los productos de degradación sin obstruirse tan rápidamente. La capa posterior más estrecha está diseñada para tener una alta eficacia para las partículas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de fabricación de un filtro para filtrar combustibles líquidos, el filtro comprende:

- un primer medio filtrante configurado y dispuesto para su colocación en una corriente de combustible líquido, comprendiendo el primer medio filtrante:

a) una fibra de soporte, y

b) una fibra de armazón que tiene un diámetro medio superior al de la fibra del medio filtrante, y - un segundo medio filtrante compuesto de celulosa;

- en el que el primer medio filtrante está dispuesto antes del segundo medio filtrante en el flujo de combustibles líquidos durante la filtración; y

en el que el procedimiento comprende formar la fibra del armazón mediante un proceso de soplado en fusión.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que un último banco de fibras de una serie de bancos de fibras sopladas en fusión fabrica y deposita una capa de fibra de armazón sobre una banda no tejida de fibra media recién formada.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el armazón y las fibras del medio se depositan coextensivamente.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las fibras del armazón no están significativamente estiradas y/o orientadas.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que las fibras del armazón se depositan sobre las fibras del medio en un estado semifundido.