ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B01D39/16 A62B7/10 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, в частности к производству высокоэффективных фильтровальных материалов, которые найдут применение для изготовления средств защиты органов дыхания, а также могут быть применены для тонкой очистки технологических воздушных сред.

В средствах защиты органов дыхания в качестве аэрозольных фильтров используются волокнистые фильтровальные материалы в виде бумаги и картона, изготовленные сухим способом и мокрым на обычных бумагоделательных машинах, а также различные бумагоподобные материалы. В качестве волокнистого сырья обычно применяются шерсть с асбестом, различные виды целлюлозы, стеклянные, синтетические и другие волокна.

Широкое применение в средствах защиты органов дыхания получили фильтровальные материалы Петрянова (ФП) (И.В. Петрянов, В.И. Козлов и др. Волокнистые фильтрующие материалы. Знание. 1968 стр. 19.37.48).

Материалы Петрянова представляют собой равномерные слои ультратонких полимерных волокон, нанесенных в процессе получения на тканевую подложку (марлю, бязь) или на основу из скрепленных между собой толстых полимерных волокон. ФП могут быть сообщены электрические заряды, резко повышающие их эффективность. Однако в процессе эксплуатации в условиях повышенной влажности заряд теряется и эффективность материала ФП значительно падает. Основным недостатком ФП является сравнительно невысокая и исчезаемая в процессе эксплуатации эффективность очистки.

Согласно современным требованиям эффективность очистки фильтровальных материалов для средств защиты органов дыхания должна составлять не менее 99,9999%.

Известен высокоэффективный фильтровальный материал марки МФВЭ-1 для тонкой очистки воздуха по а. с. СССР N 1595552, М.кл. B 01 D 39/06, опубл. 30.09.90 Бюлл. N 36. Данный материал выпускается промышленностью по ТУ 13-00281097-27-93. Материал состоит из смеси микротонких стеклянных волокон диаметром 4-12 мкм, 0,40-0,45 мкм и 0,20-0,25 мкм, проклеенных поливинилацетатной дисперсией. Смесь стеклянных волокон разного диаметра позволяет получить высокоэффективный фильтровальный материал с содержанием крупных, средних и мелких пор, распределение которых зависит от соотношения волокон разного диаметра. Этот материал имеет эффективность очистки от частиц пыли размером 0,1-0,3 мкм - 99,9999%.

Однако этот материал не обладает адсорбционными свойствами по отношению к вредным и токсичным аэрозольным веществам.

Задачей настоящего изобретения является получение высокоэффективного фильтровального материала, обладающего адсорбционными свойствами.

Согласно настоящему изобретению поставленная задача решается тем, что композиция для изготовления фильтровального материала на основе смеси микротонких стеклянных волокон различного диаметра с добавлением связующего дополнительно содержит хлопковое волокно и активный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микротонкое стеклянное волокно со средним диаметром 0,40 мкм - 35 - 55
Микротонкое стеклянное волокно со средним диаметром 0,25 мкм - 20-25
Хлопковая целлюлоза - 5 - 10
Уголь активный - 20 - 30
Поливинилацетатная дисперсия - 2% сверх 100%
Использование в композиции смеси микротонких стеклянных волокон различного диаметра позволяет получить материал с мелкопористой структурой, необходимой для обеспечения высокой степени очистки от аэрозолей.

Введение в композицию активного угля придает готовому материалу сорбционную способность, а добавление хлопковой целлюлозы способствует увеличению механической прочности, гибкости и эластичности фильтровального материала, что очень важно при сборке фильтров из этого материала. Кроме того, хлопковая целлюлоза в сочетании со связующим (поливинилацетатной дисперсией) способствует увеличению сорбционной способности фильтровального материала, т.к. обеспечивает лучшую удерживаемость наполнителя (активного угля).

Образцы фильтровального материала получали общеизвестным в целлюлозно-бумажном производстве способом.

В качестве исходного сырья использовали микротонкое штапельное стекловолокно марки М 20-МТВ-0,40 по ТУ 6-11-483-79, микротонкое штапельное стекловолокно М 20-МТВ-0,25 по ТУ 6-19-062-63-87, хлопковую целлюлозу по ГОСТ 595-79, поливинилацетатную дисперсию по ГОСТ 18992-80 и активный уголь АГ-3 по ГОСТ 20464-75.

Подготовку волокнистых компонентов осуществляли раздельно. Микротонкое стекловолокно обрабатывали в ролле до длины волокна 120-150 дг по аппарату Иванова. Хлопковую целлюлозу размалывали в ролле до степени помола волокнистой суспензии 23-25^o ШР. Смешение компонентов в необходимом процентном соотношении производили в мешалке. Активный уголь и поливинилацетатную дисперсию задавали в мешалку.

Образцы фильтровального материала изготовляли на листоотливном аппарате ЛАМ-76. Сформованные образцы подпрессовывали на двухвальном прессе и сушили на сушильной горке при 110-120^oC.

Полученные образцы фильтровального материала испытывали по стандартным методикам.

Защитные свойства фильтровального материала от воздействия паров вредных и ядовитых веществ были оценены индикаторным методом по изменению окраски индикаторной ткани под воздействием паров уксусной кислоты, прошедших сквозь фильтровальный материал.

Результаты испытаний образцов предлагаемого фильтровального материала и прототипа представлены в таблице.

Как показали результаты испытания предлагаемого материала, введение в композицию активного угля и хлопковой целлюлозы позволило увеличить прочностные свойства фильтровального материала с 10 Н у прототипа до 12-14 Н. Получен значительный рост времени защитного действия с 7 мин у прототипа до 60-100 мин у предлагаемого материала.

Предлагаемый материал имеет высокие сорбционные свойства и эффективность очистки при более низком сопротивлении потоку воздуха по сравнению в прототипом: 90 Па у прототипа, 63-74 Па у образцов предлагаемого материала.

Это приводит к улучшению физиолого-гигиенических свойств средств защиты органов дыхания, т.к. уменьшает сопротивление дыханию человека.

Фильтровальный материал предназначен для защиты органов дыхания преимущественно от токсичных аэрозольных веществ. Композиция для изготовления фильтровального материала на основе смеси микротонких стеклянных волокон различного диаметра с добавлением связующего дополнительно содержит хлопковую целлюлозу и активный уголь. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволило увеличить прочность фильтрующего материала и уменьшить его сопротивление дыханию человека. 1 табл.

Фильтровальный материал для высокоэффективных средств защиты органов дыхания на основе смеси микротонких стеклянных волокон различного диаметра с добавлением связующего, отличающийся тем, что дополнительно содержит в составе активный уголь и хлопковое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микротонкое стеклянное волокон со средним диаметром 0,40 мкм - 35 - 55
Микротонкое стеклянное волокно со средним диаметром 0,25 мкм - 20 - 25
Уголь активный - 20 - 30
Хлопковая целлюлоза - 5 - 10
Поливинилацетатная дисперсия - 2% сверх 100%,