СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И СРЕДСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B01D39/16 A62B23/02 

Изобретение относится к области получения волокнистых фильтрующих материалов, используемых для защиты окружающей среды, а также органов дыхания от токсичных аэрозолей.

Для получения эффективных фильтрующих материалов широкое распространение получил метод электростатического формования волокон из растворов полимеров. Спектр возможных материалов, получаемых этим методом, и различных сфер их использования подробно описан в книге Ю.Н.Филатова "Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс)". М.: Нефть и газ, 1997, с. 3-7.

Для обеспечения возможности использования волокнистых материалов в различных условиях и разных средах актуальным является расширение ассортимента волокнообразующих полимеров, подбор оптимальных растворителей и условий формования.

Так, например, известен фильтрующий материал и способ его получения, в котором формованию подвергают раствор, содержащий 11-25% полисульфона и 0,1-5% поливинилпирролидона в апратонном растворителе типа диметилформамида, диметилацетамида, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона. (RU, 2086296, B 01 D 39/16, 1997).

Полученный волокнистый материал эффективен для разделительных процессов: диализа, ультрафильтрации, хемофильтрации, разделения крови.

Для очистки воздуха и газов от взвешенных и твердых частиц известен фильтрующий материал, состоящий из слоя полидисперсных электрически заряженных ультратонких волокон из сополимера стирола с метилметакрилатом и акрилнитрилом с диаметром 1-2 мкм и диаметром 6-10 мкм (RU, 2049525, B 01 D 39/16, 1995).

Однако известный материал обладает невысокой механической прочностью.

Наиболее близким к предложенному является фильтрующий материал, выполненный из смеси полимеров перхлорвинила и сополимера стирола с метилметакрилатом и акрилнитрилом при их массовом соотношении (10-1):1, способ получения этого материала, включающий электроформование волокон из смеси указанных полимеров в растворителе - дихлорэтане в присутствии электролитических добавок в виде йодистых или бромистых солей тетраэтиламмония или тетрабутиламмония или хлористого железа в количестве 0,01-0,2%, при этом количество растворителя в волокнообразующем составе берут от 5 до 15 мас.%, а концентрация полимеров в дихлорэтане составляет от 5 до 25%.

Полученный материал накладывают на подложку из аппретированной марли и используют в конструкции респиратора типа "Лепесток"(RU, 2135263, B 01 D 39/16, 1999).

Однако полученный таким способом фильтрующий материал имеет коэффициент проскока более 1% по наиболее проникающим частицам, что ухудшает эффективность средств защиты органов дыхания, изготавливаемых на его основе.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения фильтрующего материала, обладающего повышенной эффективностью задержания наиболее проникающих частиц, что способствует изготовлению респираторов с пониженным сопротивлением дыханию при сохранении эффективности на высоком уровне.

Поставленная задача решается описываемым способом получения фильтрующего материала, включающим электростатическое формование волокнистого материала из раствора полимера в растворителе, содержащего дихлорэтан и электролитические добавки из ряда (мас.%): бромистый или йодистый тетрабутиламмоний или тетраэтиламмоний - 0,01 - 0,1 (мас.%).

Причем в качестве полимера берут сополимер стирола с акрилнитрилом в количестве 10-20 мас.% и формование ведут из раствора, дополнительно содержащего ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат в количестве 5-30 мас.%.

Поставленная задача решается также фильтрующим материалом, содержащим рабочий слой из полимерного волокна, полученного электростатическим формованием, при этом он содержит волокна из сополимера стирола с акрилнитрилом диаметром 1-10 мкм, поверхностной плотностью 20-80 г/м² и аэродинамическим сопротивлением 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.

Поставленная задача решается также заявленным средством для защиты органов дыхания, содержащим рабочий слой из волокон сополимера стирола с акрилнитрилом, полученных электростатическим формованием и имеющих диаметр 1-10 мм, поверхностную плотность 20-80 г/м², аэродинамическое сопротивление 3-60 Па при скорости 1 см/с, а также защитный слой и фильтродержатель.

Ниже приведен пример получения фильтрующего материала и характеристики полученного фильтрующего материала.

Пример
Приготавливают 17% прядильный раствор сополимера стирола с акрилнитрилом в смеси дихлорэтана с этилацетатом в процентном отношении 70/12 с динамической вязкостью 4,5 Пуаз; доводят электропроводность раствора до 4•10^-6 Ом^-1см^-1, вводя электролитическую добавку - 0,03 мас.% ТЭАI. Затем проводят формование волокнистого материала в электростатическом поле при разности потенциалов 35 кВ и объемном расходе раствора 3•10^-3 см³/с на одну форсунку.

На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из ультратонких волокон со средним размером волокна 2 мкм.

Полученный таким образом фильтрующий материал проходит лабораторные испытания. Другие примеры получения материала из разных составов раствора и результаты испытания приведены в табл. 1 и 2.

Из данных таблиц видно, что фильтрующие материалы, полученные в соответствии с изобретением, имеют повышенные фильтрующие характеристики.

Из полученных материалов изготавливают средства индивидуальной защиты органов дыхания типа "Лепесток", содержащих рабочий слой из заявленного материала, нанесенного на подложку из аппретированной марли или вставляют в фильтродержатель любого известного типа, например Ф-62. Фильтродержатель может быть выполнен, например, в виде полумаски, повязки и т.п.

Изобретение относится к области волокнистых фильтрующих материалов и изделиям на их основе. Предложен способ получения фильтрующего материала из сополимера стирола с акрилнитрилом с диаметром волокон 1-10 мкм из прядильного раствора, содержащего дихлорэтан, электролитические добавки и растворители из ряда: ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат. Фильтрующий материал имеет поверхностную плотность 20-80 г/м² и аэродинамическое сопротивление 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с. Из фильтрующего материала выполнен респиратор типа "Лепесток". Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики изделий из полученных материалов. 3 с.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения фильтрующего материала, включающий электростатическое формование волокнистого материала из раствора полимера в органическом растворителе, содержащего дихлорэтан и электролитические добавки в виде бромистых или йодистых солей тетраэтиламмония или тетрабутиламмония, отличающийся тем, что в качестве полимера он содержит сополимер стирола с акрилнитрилом в количестве 10-20 мас. %, при этом раствор дополнительно содержит ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат в количестве 5-30 мас. %. 2. Фильтрующий материал, содержащий рабочий слой из полимерных волокон диаметром 1-10 мкм, полученный электростатическим формованием, отличающийся тем, что волокна выполнены из сополимера стирола с акрилнитрилом и имеющий поверхностную плотность 20-80 г/м² и аэродинамическое сопротивление 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с. 3. Средство защиты органов дыхания, содержащее рабочий слой из полимерных волокон с диаметром 1-10 мкм, защитный слой из марли и фильтродержатель, отличающееся тем, что рабочий слой выполнен из волокон сополимера стирола с акрилнитрилом, с поверхностной плотностью 20-80 г/м² и аэродинамическим сопротивлением 3-60 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.