Фильтрующий материал, способ его получения и респиратор
Изобретение относится к получению фильтрующих материалов для респираторов. Предложен фильтрующий волокнистый материал и способ его получения путем электростатического формования микроволокон из раствора полимера в органическом растворителе. Материал содержит волокна диаметром 1-10 мкм из хлорированного полиэтилена, характеризующегося массовым содержанием хлора, равным 60-70%, имеет поверхностную плотность 20-60 г/м и используется в качестве рабочего слоя респиратора. Изобретение обеспечивает повышенную механическую прочность материала при высокой задерживающей способности. 3 н. и 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области получения волокнистых фильтрующих материалов типа ФП (Фильтры Петрянова®), используемых для защиты окружающей среды, а также органов дыхания от токсичных аэрозолей.
Известен фильтрующий материал, полученный методом электроформования, содержащий смесь волокон с диаметром 1-10 мкм, выполненных из хлорированного поливинилхлорида и из сополимера стирола и актилонитрила (RU 2283164, 10.09.2006).
Недостатком известного материала является сложность его изготовления, связанная с использованием двух прядильных растворов.
Известен способ получения фильтрующего материала из сополимера стирола с акрилонитрилом 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 рабочий слой респиратора типа "Лепесток" (RU 2182511, 20.05.2002).
Недостатком материала являются его низкие физико-механические характеристики, которые затрудняют процесс сборки респиратора.
Известен фильтрующий материал для респираторов, который содержит наружный и внутренний защитные слои и рабочий слой из полимерного волокнистого материала, выполненный из смеси перхлорвинила и сополимера стирола с метилметакрилатом и акрилнитрилом, при этом перхлорвинил присутствует в количестве 1-9 или 91-99 мас.%. Способ получения фильтрующего материала включает электростатическое формование волокнистого материала из раствора, содержащего смесь вышеназванных полимеров в растворе дихлорэтана (RU 2170607, 20.07.2001).
Недостатком материала является сложность процесса получения, связанная со сложностью приготовления прядильного раствора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтрующий материал из волокон перхлорвинила с диаметром 1 -10 мкм, который имеет поверхностную плотность 20-50 г/м2, а также способ получения фильтрующего материала из прядильного раствора, содержащего перхлорвинил, дихлорэтан, электролитические добавки и растворители из ряда: ацетон, или метилэтилкетон, или этилацетат, или бутилацетат. Фильтрующий материал используется в качестве рабочего слоя респиратора, имеющего аэродинамическое сопротивление 3-50 Па при скорости потока воздуха 1 см/с (RU 2182510, 20.05.2002).
Недостатком известного технического решения является отсутствие в настоящее время на рынке перхлорвиниловой смолы, удовлетворяющей санитарным нормам на респираторный фильтрующий материал.
Задачей настоящего изобретения является создание фильтрующего материала для рабочего слоя респиратора, который обладает повышенной механической прочностью при сохранении высокой задерживающей способности.
Поставленная задача решается фильтрующим волокнистым материалом, полученным методом электростатического формования из раствора полимера в органическом растворителе, который содержит волокна диаметром 1-10 мкм из хлорированного полиэтилена, характеризующегося массовым содержанием хлора, равным 60-70%, и имеет поверхностную плотность 20-60 г/м2.
Поставленная задача решается также способом получения фильтрующего волокнистого материала, который включает электростатическое формование микроволокна из раствора в дихлорэтане, содержащего 5-20 мас.% хлорированного полиэтилена с массовым содержанием хлора 60-70%, имеющего динамическую вязкость 1-10 пуаз.
Предпочтительно, формование ведут из раствора, содержащего солевую электролитическую добавку, введенную в количестве, обеспечивающем удельную электропроводность раствора 10-7 См/см-10-4 См/см.
Кроме того, поставленная задача решается заявленным респиратором, содержащим рабочий слой из фильтрующего волокнистого материала, содержащего волокна диаметром 1-10 мкм из хлорированного полиэтилена, характеризующегося массовым содержанием хлора, равным 60-70%, и имеющего поверхностную плотность 20-60 г/м2 и аэродинамическое сопротивление 3-30 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.
Использование в качестве полимера хлорированного полиэтилена обеспечивает повышенную механическую прочность волокна, выбор полимера, имеющего массовое содержание хлора 60-70%, обусловлен тем, что только в заявленном интервале содержания хлора обеспечивается хорошее технологическое качество прядильного раствора в дихлорэтане, при этом заявленный интервал концентрации полимера в растворе за счет обеспечения оптимальной динамической вязкости прядильного раствора позволяет получать волокна с диаметром в указанном диапазоне. Заявленная электропроводность прядильного раствора является оптимальной для проведения стабильного процесса электроформования.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала и респиратора на его основе.
Пример 1.
Готовят прядильный раствор, содержащий 7 мас.% хлорированного полиэтилена, имеющего массовое содержание хлора 66% и динамическую вязкость 5 П. Доводят удельную электропроводность раствора до 1·10-5 См/см путем введения в раствор 0,001 мас.% тетрабутиламмоний йодида.
Раствор подвергают формованию электрокапиллярным методом. Разность потенциалов на электродах составляет 40 кВ, объемный расход раствора на 1 капилляр 9·10-4 см3/с.
На заземленном электроде получают слой микроволокон с диаметром 1-3 мкм, поверхностной плотностью 35 г/м2, аэродинамическим сопротивлением 16 Па.
Из полученного материала изготавливают рабочий слой и собираются респираторы типа «Лепесток».
Ниже приведены данные по составам прядильных растворов и физико-механические и фильтрующие свойства полученного волокнистого материала.
Данные по составам прядильных растворов, эксплуатационным свойствам фильтрующих материалов сведены в таблицы 1, 2.
| Таблица 1 | |||||
| № | Состав раствора, мас.% | Характеристики раствора | |||
| ХПЭ | ДХЭ | ТБА1 | η, пуаз | λ, См/см | |
| 1 | 4 | 95,8 | 0,2 | 1,5 | 8·10-5 |
| 2 | 7 | 92,9 | 0,1 | 5,0 | 1·10-5 |
| 3 | 9 | 90,95 | 0,05 | 7,0 | 2·10-6 |
| Таблица 2 | |||
| Характеристика материала | № материала по табл.1 | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Диаметр волокон, мкм | 0,5-1 | 1-3 | 7-10 |
| Масса ед. площади, г/м2 | 20 | 35 | 60 |
| Аэродинамическое сопротивление при 1 см/с, Па | 30 | 16 | 5 |
| Коэффициент проскока по СМТ, % | 0,002 | 0,012 | 0,0015 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 40 | 46 | 50 |
Как следует из представленных таблиц, физико-механические характеристики полученного материала превышают соответствующие характеристики материала-прототипа, при этом фильтрующие свойства находятся на том же уровне.
1. Фильтрующий волокнистый материал, полученный методом электростатического формования из раствора полимера в органическом растворителе, отличающийся тем, что он содержит волокна диаметром 1-10 мкм из хлорированного полиэтилена, характеризующегося массовым содержанием хлора, равным 60-70%, и имеет поверхностную плотность 20-60 г/м2.
2. Способ получения фильтрующего волокнистого материала, включающий электростатическое формование микроволокна из раствора полимера в дихлорэтане, отличающийся тем, что формование осуществляют из раствора, содержащего 5-20 мас.% хлорированного полиэтилена с массовым содержанием хлора 60-70%, имеющего динамическую вязкость 1-10 Пуаз.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что формование ведут из раствора, содержащего солевую электролитическую добавку, введенную в количестве, обеспечивающем удельную электропроводность раствора 10-7-10-4 См/см.
4. Респиратор, содержащий рабочий слой из фильтрующего волокнистого материала, защитные слои, обтюратор и средства крепления, отличающийся тем, что рабочий слой выполнен из материала, охарактеризованного в п.1, и имеет аэродинамическое сопротивление 3-30 Па при скорости потока воздуха 1 см/с.
