Фильтрующий материал для респираторов и респиратор
Изобретение относится к области волокнистых фильтрующих материалов. Предложен фильтрующий материал для респираторов, содержащий рабочий слой волокон с диаметром 1-10 мкм, полученный методом электростатического формования из раствора, содержащего 6-16 мас.% поликарбоната в смеси растворителей, состоящей из дихлорэтана и хлористого метилена при их массовом соотношении (1-5):(9-5), соответственно, и имеющий поверхностную плотность 30-60 г/м2. Изготовлен респиратор с использованием полученного материала. Изобретение позволяет повысить механическую прочность материала и изделий на его основе. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области получения фильтрующих волокнистых материалов, которые могут быть использованы, в частности, для изготовления респираторов.
Наиболее эффективными материалами для этих целей являются волокнистые фильтрующие материалы ФП (Фильтры Петрянова®), получаемые методом электростатического формования волокон из растворов полимеров (Ю.Н.Филатов «Электроформование волокнистых материалов», М.: Нефть и газ, 1997, стр.270-271).
Известен волокнистый фильтрующий материал для респираторов, полученный из сополимера стирола с акрилонитрилом с диаметром волокон 1-10 мкм из прядильного раствора, содержащего дихлорэтан, электролитические добавки и растворители из ряда: ацетон, или метил этилкетон, или этилацетат, или бутил ацетат. 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". (RU 2182511, 2002).
Недостатком известного материала является низкие физико-механические показатели, которые существенно ухудшают технологичность сборки респираторов.
Наиболее близким к предложенному материалу является фильтрующий материал для респираторов, полученный из волокон перхлорвинила с диаметром 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 20-50 г/м2 и аэродинамическое сопротивление 3-50 Па при скорости потока воздуха 1 см/с. Из фильтрующего материала выполнен респиратор типа "Лепесток" (RU 2182510, 2002).
Недостатком этого технического решения является отсутствие в настоящее время на рынке перхлорвиниловой смолы, удовлетворяющей санитарным нормам на респираторный фильтрующий материал.
Задачей настоящего изобретения является разработка фильтрующего материала для респираторов с улучшенными физико-механическими показателями и удовлетворяющего санитарным нормам на респираторный фильтрующий материал.
Поставленная задача решается описываемым фильтрующим материалом для респираторов, содержащим рабочий слой волокон с диаметром 1-10 мкм, полученный методом электростатического формования из раствора, содержащего 6-16 мас.% поликарбоната в смеси растворителей, состоящей из дихлорэтана и хлористого метилена при их массовом соотношении (1-5):(9-5), соответственно, и имеющий поверхностную плотность 30-60 г/м2.
Предпочтительно исходный поликарбонат выбирают с молекулярной массой от 25000 до 150000.
Предпочтительно фильтрующий материал имеет аэродинамическое сопротивление 3-20 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.
Поставленная задача решается также описываемым респиратором, содержащим волокнистый фильтрующий материал, подложку и защитный слой, причем в качестве фильтрующего материала он содержит материал, охарактеризованный выше.
Из уровня техники известна возможность электростатического формования волокон из раствора поликарбоната в дихлорметане (Ю.Н.Филатов «Электроформование волокнистых материалов», М.: Нефть и газ, 1997, стр.181. 191, 201).
Однако фильтрующие материалы, получаемые из поликарбоната в дихлорметане, обладают эксплуатационными характеристиками, не позволяющими использовать их в респираторах из-за высоких значений аэродинамического сопротивления и поверхностной плотности.
Состав растворителя для формования волокнистого материала и концентрация полимера в растворе были подобраны экспериментально. При этом обнаружено, что волокнистый материал, сформованный из заявленного раствора, обладает повышенными физико-механическими характеристиками, и высокой эффективностью фильтрации при поверхностной плотности материала 30-60 г/м2.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала и изготовления респиратора на его основе.
Пример 1
Приготавливают 8% прядильный раствор поликарбоната (ПК) с молекулярной массой (М) 120000 в смеси дихлорэтана (ДХЭ) и хлористого метилена (ХМ) при их массовом соотношении 1:1 с динамической вязкостью (η) 5,1 пуаз; доводят удельную электропроводность раствора (λ) до 6·10-6 См/см, вводя 0,2% тетрабутиламмония йодида (ТБАI).
Затем проводят формование волокнистого материла электрокапиллярным методом при разности потенциалов 50 кВ и объемном расходе раствора 3·10-3 см3/с на один капилляр.
На металлическом заземленном электроде получают волокнистый слой из смеси микроволокон с диаметром 5-7 мкм, массой единицы площади 40 г/м2 и аэродинамическим сопротивлением 5 Па.
Из полученного материала изготавливается респиратор на полуавтомате КГ-1 следующим образом:
Пример 2
Фильтрующий материал на подложке из медицинской марли (1) нарезается в виде заготовок круглой формы (см. чертеж). На фильтрующий материал накладывается защитный каркасный круг из аппретированной марли (1). Дополнительно вставляются резинка в оплетке (2) с алюминиевой пластинкой (3), фигурная распорка (4) и оголовье (6). Собранный полуфабрикат заправляется в полуавтомат КГ-1, в котором происходит термосшивание поливинилацетатным бисером по контуру респиратора - обтюратору (5).
Данные по составам прядильных растворов, эксплуатационным свойствам фильтрующих материалов сведены в таблицы 1, 2.
| Таблица 1 | ||||||
| № | Состав раствора, мас.% | Характеристики раствора | ||||
| ПК(М) | ХМ | ДХЭ | ТБАI | η, пуаз | λ, См/см | |
| 1 | 15 (50 000) | 70,7 | 14,1 | 0,20 | 8,9 | 6·10-6 |
| 2 | 10 (80 000) | 53,9 | 35,9 | 0,20 | 7,3 | 6·10-6 |
| 3 | 8 (120 000) | 45,9 | 45,9 | 0,20 | 5,1 | 6·10-6 |
| Таблица 2 | |||
| Характеристика материала | № материала по табл.1 | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Диаметр волокон, мкм | 7-9 | 2-4 | 5-7 |
| Масса ед. площади г/м2 | 55 | 30 | 40 |
| Аэродинамическое сопротивление при 1 см/с, Па | 4 | 15 | 5 |
| Коэффициент проскока, % | 0,01 | 0,008 | 0,005 |
| Относительное удлинение при разрыве | 0,8 | 0,5 | 0,6 |
Из таблицы видно, что фильтрующие свойства заявленных материалов находятся на одном уровне с материалом-прототипом, однако их физико-механические характеристики выше.
Из полученного фильтрующего материала изготовлен респиратор типа «Лепесток», изображенный на чертеже.
1. Фильтрующий материал для респираторов, содержащий рабочий слой волокон с диаметром 1-10 мкм, полученный методом электростатического формования из раствора полимера в органическом растворителе, отличающийся тем, что волокна сформованы из раствора, содержащего 6-16 мас.% поликарбоната в смеси растворителей, состоящей из дихлорэтана и хлористого метилена при их массовом соотношении (1-5):(9-5) соответственно, и имеющий поверхностную плотность 30-60 г/м2.
2. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что исходный поликарбонат выбирают с молекулярной массой от 25000 до 150000.
3. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что он имеет аэродинамическое сопротивление 3-20 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.
4. Респиратор, содержащий волокнистый фильтрующий материал, подложку и защитный слой, отличающийся тем, что он содержит материал, охарактеризованный в пп.1-3.
