MXPA03001746A

MXPA03001746A - Material laminado no tejido integrado.

Info

Publication number: MXPA03001746A
Application number: MXPA03001746A
Authority: MX
Inventors: Billy Dean Arnold
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-05-27
Also published as: CN1471420A; WO2002018693A2; US6649547B1; CN1238088C; EP1313538A2; EP1313538B1; AU8546801A; WO2002018693A3; DE60135231D1; BR0113551A; PL365847A1; AU2001285468B2

Abstract

Un material laminado no tejido integrado adecuado para usarse como un medio de filtro que tiene una capa de microfibras integrada con una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo y una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado alto y un metodo para producir el material laminado no tejido integrado. En una incorporacion de esta invencion, un material laminado es unido a traves de aire para formar un material laminado no tejido integrado el cual es entonces tratado con electretos para mejorar la atraccion entre las particulas que estan siendo filtradas y las fibras del material laminado no tejido integrado. En una incorporacion de esta invencion, el material laminado no tejido integrado es usado como un filtro que tiene una eficiencia de punto de polvo estandar ASHRAE 52.1-1992 de alrededor de 40% a alrededor de 95% y una MERV (valor de reporte de eficiencia minima) estandar ASHRAE 52.2-1999 de 12 a 16.

Description

MATERIAL LAMINADO NO TEJIDO INTEGRADO ANTECEDENTES DE A INVENCIÓN Los medios de filtro que tienen grandes poros de entre fibra y, por tanto, una alta permeabilidad típicamente contienen fibras gruesas relativamente escasamente empacadas. Tales medios de filtro requieren relativamente baja presión de impulso para proporcionar adecuada tasa de rendimiento de filtración y de vida de servicio. Sin embargo, los medios de filtro altamente permeables, por ejemplo, los filtros HVAC de fibra de vidrio residencial, solamente proporcionan una eficiente baja filtración en que las estructuras de grandes poros de entre fibra de los medios no tienen configuraciones entre sitiales que son adecuados para atrapar partículas finas de contaminantes. Consecuentemente, la fibra áspera, altamente permeable, los medios de filtro no han sido usados en aplicaciones de filtración de partículas finas.

En contraposición, las telas no tejidas de microfibra, tales como telas de fibra sopladas con fusión, han sido usadas como medios de filtro de partículas finas. Las fibras finas densamente empacadas de estas telas proporcionan estructuras de poro fino entre fibras que son altamente adecuadas para mecánicamente atrapar o escrutar partículas finas. Sin embargo, la estructura de poro fino de las telas de fibra soplada con fusión y otras telas de microfibra similares que tienen fibras finas densamente empacadas resultan en una baja permeabilidad, creando una alta presión de caída por todos los tejidos. Consecuentemente, la baja permeabilidad de los medios de filtro de fibra fina requieren una alta presión de impulso para establecer una adecuada tasa de rendimiento de filtración. Además, conforme los contaminantes se acumulan sobre la superficie de los medios de filtrado, los contaminantes rápidamente atascan loe pequeños poros de entre fibra y además reducen la permeabilidad de los medios, de este modo aún además aumenta la presión de caída por todos los medios y rápidamente acorta la vida de servicio.

Adicionalmente, los medios de filtrado de la tela de microfibra no tienden a tener una integridad física que es suficiente para ser auto soportable. Aún cuando la integridad física de los medios de filtrado de microfibra pueden mejorarse aumentando el peso básico o el grueso de la tela, el peso básico aumentado o el grueso exacerba la presión de caída por todos los medios de filtrado. Como tal, los medios de filtrado de la tela de microfibra son típicamente laminados a una capa de soporte o ajustados en un marco rígido. Sin embargo, la capa de soporte convencional o el marco rígido no contribuye típicamente al proceso de filtrado y solamente aumenta el costo de producción de los medios de filtrado.

Aún sigue existiendo una necesidad de medios de filtrado integrados que proporcionen combinaciones de las propiedades de filtrado deseadas, incluyendo la eficiencia de alta filtración y la retención de partículas, la alta permeabilidad, la presión de caída baja, la tasa de rendimiento alta y una vida de servicio larga.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN En respuesta a las descripciones descritas y los problemas encontrados en el arte anterior, ha sido descubierto un material laminado no tejido integrado adecuado para usar como un filtro. El material laminado no tejido integrado incluye una capa de microfibras, una capa de esponjado bajo de múltiples componentes unidos con hilado por un lado de la capa de microfibra, y una capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado por el otro lado de la capa de microfibra. La capa de esponjado bajo de múltiples componentes unidos con hilado proporcionan soporte y resistencia así como eficiente filtración al material laminado no tejido integrado. Deseablemente, la capa de esponjado bajo de múltiples componentes unidos con hilado tiene un peso básico de alrededor de 33-170 gramos por metro cuadrado (gsm) , más deseablemente alrededor de 67-102 gramos por metro cuadrado (gsm) . Es también deseable que la capa de esponjado bajo de múltiples componentes unidos con hilado tenga una densidad de volumen de al menos de 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrede-dor de 0.08 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.10 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos/centímetro cúbico.

La capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado actúa como un prefiltrado y una capa de atrapado de polvo conforme el aire entra en el material laminado no tejido integrado a través de la capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado. La capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado proporciona una estructura para la acumulación de partículas, por tanto aumentando la capacidad de retener polvo y la vida de servicio del filtro. Como un ejemplo de un material de esponjado alto, las fibras unidas con hilado bicomponentes rizadas proporcionan un más esponjado alto con relación a una capa de esponjado bajo bicomponente unida con hilado. Deseablemente, la capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado tiene un peso básico de alrededor de 33-170 gramos por metro cuadrado (gsm) , más deseablemente alrededor de 67-102 gramos por metro cuadrado (gsm) . También es deseable que la capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado tiene una densidad de volumen de menos de alrededor de 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrededor de 0.015 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.035 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.02 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.03 gramos/centímetro cúbico.

De conformidad con una incorporación de esta invención, las fibras unidas con hilado de múltiples componentes de la capa de esponjado bajo de múltiples componentes unidos con hilado y la capa de esponjado alto de múltiples componentes unidos con hilado son fibras unidas con hilado bicomponentes que tienen un componente de polímero de bajo punto de fundido y un componente de polímero de más alto punto de fundido deseablemente arreglados en una configuración lado a lado o de vaina/núcleo. La capa de esponjado alto bicomponente unida con hilado puede tener fibras de forma esponjada para mejorar la capacidad de retención del polvo.

La capa de microfibra contiene microfibras relativamente distribuidas estrechamente. Deseablemente, la capa de microfibra tiene un peso básico de alrededor de 10-34 gramos por metro cuadrado (gsm) , más deseablemente alrededor de 13-21 gramos por metro cuadrado (gsm) . Es también deseable que la capa de microfibras tenga una densidad de volumen de al menos 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrededor de 0.08 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.10 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos/centímetro cúbico. La capa de microfibras puede incluir una tela de fibra de doble capa que tiene una capa de barrera y una capa de volumen que resulta en un gradiente de densidad por toda la capa de microfibra.

Para producir un material laminado no tejido integrado de esta invención, la capa de múltiples componentes de esponjado bajo es formada, la capa de microfibra es depositada sobre la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo y la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto es depositada sobre la capa de microfibra.

De conformidad con una incorporación de esta invención, el material laminado no ejido que tiene fibras unidas con hilado bicomponentes es entonces pasado a través de una unidad de unidad a través de aire, en donde el material laminado no tejido es calentado a una temperatura arriba del punto de fundido del componente de polímero de más bajo punto de fundido pero abajo del punto de fundido del componente de polímero de más alto punto de fundido, en consecuencia causando a la fibras bicomponentes de las capas adyacentes que formen uniones entre fibras. Como resultado de la unión autógena de estas fibras bicomponentes, es formado un solo material laminado no tejido integrado cohesivo, el cual es adecuado para usar como un medio de filtro. A fin de aumentar la atracción entre las partículas que están siendo filtradas y las fibras de filtro, cualquiera de o todas las capas del material laminado no tejido integrado puede ser tratado eléctrico (electrizado), antes o después de que es formado el material laminado no tejido integrado. Por ejemplo, la capa de microfibras puede ser tratada eléctrico antes de depositarse sobre la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo.

Con lo anterior en mente, es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar un material laminado no tejido integrado para aplicaciones de filtrado, que incluyen una capa de microfibras depositadas entre una capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo y una capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto.

Es también una característica y una ventaja de la invención el proporcionar un medio de filtrado que incluye al material laminado no tejido integrado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un material laminado no tejido integrado de conformidad con una incorporación de esta invención; La Figura 2 ilustra una forma transversal cruzada de una fibra unida con hilado bicomponente arreglada en una configuración lado a lado, de conformidad con una incorporación de esta invención; La Figura 3 ilustra una forma transversal cruzada de una fibra unida con hilado bicomponente arreglada en una configuración de vaina/núcleo, de conformidad con una incorporación de esta invención; Las Figuras 4-9 ilustran las formas transversales cruzadas de varias fibras unidas con hilado bicomponentes de esponjado alto adecuadas, de conformidad con una incorporación de esta invención; y La Figura 10 ilustra esquemáticamente un método para producir un material laminado no tejido integrado, de conformidad con una incorporación de esta invención.

DEFINICIONES El término "tela no tejida o material no tejido" significa un material que tiene una estructura de fibras o hilos individuales que están entre colocados, pero no de una manera identificable o regular, como una tela tejida. Los materiales o telas no tejidos han sido formados por muchos procesos tales como, por ejemplo, procesos de unido con hilado, procesos de soplado por fusión, procesos de colocación por aire, y procesos de tejido cardado y unido. El peso básico de las telas no tejidas es usualmente expresado en onzas de material por yarda cuadrada (osy) o en gramos por metro cuadrado (gsm) y los diámetros de la fibra son usualmente expresados en mieras. (Nótese que para convertir de onzas por yarda cuadrada (osy) a gramos por metro cuadrado (gsm) , se multiplican las onzas por yarda cuadrada (osy) por 33.91).

El término "microfibras" significa fibras de pequeño diámetro que tienen un diámetro promedio no mayor de alrededor de 30 mieras, por ejemplo, que tienen un diámetro promedio desde alrededor de 1 miera a alrededor de 20 mieras, o más particularmente, las microfibras pueden tener un diámetro promedio desde alrededor de 0.5 mieras a alrededor de 10 mieras. Otra expresión frecuentemente usada de diámetro de fibra ee el denier, el cual es definido como gramos por 9000 metros de una fibra. Para una fibra que tiene una sección transvereal circular, el denier puede calcularse como el diámetro de fibra en mieras cuadradae, multiplicadas por la densidad en gramos/centímetros cúbicos, multiplicadas por 0.00707. Un denier más bajo indica una fibra más fina y un denier más alto indica una fibra más gruesa o pesada. Por ejemplo, el diámetro de una fibra de polipropileno dado como 15 mieras puede convertirse a denier por el cuadrado, multiplicando el resultado por .89 gramos/centímetro cúbico y multiplicando por 0.00707. Además, un fibra de polipropileno de 15 mieras tiene un denier de alrededor de 1.42 (152 x 0.89 x 0.00707 - 1.415). Fuera de los Estados Unidos de América la unidad de medida es más comúnmente el "tex", el cual es definido como loe gramos por kilómetro de fibra. El tex puede calcularse como denier/9.

El término "fibras unidas con hilado" se refi-eren a las fibras formadas por la extrusión de un material termoplástico fundido como filamentos a través de una pluralidad de vasos capilares de matriz finos y usualmente circulares de un hilador, con el diámetro de los filamentos siendo rápidamente reducidos como, por ejemplo, en la patente de los Eetados Unidos de América 4,340,563 otorgada a Appel y otros, la patente de los Estados Unidos de América número 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros; la patente de los Estados Unidos de América número 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros; las patentes de los Eetadoe Unidoe de América números 3,338,992 y 3,341,394 otorgadas a Kinney; la patente de los Estadoe Unidoe de América número 3,502,763 otorgada a Hartmann, la patente de los Estados Unidos de América número 3,502,538 otorgada a Petersen, y la patente de los Estados Unidos de América número 3,542,615 otorgada a Dobo y otros, todas las cuales son integradas aquí en su totalidad como referencia. Las fibras unidas con hilado son templadas y generalmente no pegajosae cuando eon depositadas sobre una superficie de recolección. Las fibras unidas con hilado son generalmente continúas y con frecuencia tienen diámetros promedio mayores de alrededor de 7 mieras, máe particularmente, entre alrededor de 10 y 30 mieras.

El término "soplado con fusión" significa un proceso en el cual las fibras son formadas por la extrusión de un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de vasos capilares de matriz, finos y ueualmente circulares como hebras o filamentos fundidoe a adentro de chorros de gas calentados a alta velocidad (por ejemplo, aire) y convergentes que atenúan los filamentos de material termoplástico fundido para reducir su diámetro, que puede ser a un diámetro de microfibra. Después de esto, las fibras sopladas con fusión son llevadas por el chorro de gas a alta velocidad y son depositadas sobre una superficie recolectora, con frecuencia aún pegajosa, para formar un tejido de fibras sopladae con fueión diepereadae al azar. Tal proceso ee deecrito por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América 3,849,241 otorgada a Butin y otros y la patente de los Estados Unidos de América número 6,001,303 otorgada a Haynes y otros. Las fibras sopladas con fusión son microfibras que pueden ser continuas o discontinuas y son generalmente menores de alrededor de 10 mieras de diámetro, y son generalmente auto unidas cuando son depositadas sobre una superficie recolectora. Las fibras eopladae con fusión usadas en la presente invención son preferiblemente sustancialmente continuas en su longitud.

El término fibra "monocomponente" se refiere a una fibra formada de uno o máe extruidoe ueando eolamente un polímero. Eeto no eignifica excluir a lae fibrae formadas de un polímero a lae cuales pequeñas cantidades de aditivos han sido añadidos para coloración, propiedades anti-estáticas, lubricación, hidrofília, etc. Estoe aditivoe, por ejemplo el dióxido de titanio para la coloración, están generalmente presentes en una cantidad de menos de alrededor de 5 por ciento por peso y más típicamente alrededor de 2 por ciento por peso.

El término "fibras o filamentos de múltiples componentes" se refiere a las fibrae que han sido formadas de al menos dos polímeros extruidos diferentes de extrusores separadoe pero hilados juntos para formar una fibra. Como un ejemplo en particular de un filamento o fibra de múltiples componentes, una fibra o filamento bicomponente consta de doe polímeros arreglados en sustancialmente y constantemente colocados en zonas distintas a través de la sección transversal de la fibra bicomponente y se extiende continuamente a lo largo de la longitud de la fibra bicomponente. La configuración de tal fibra bicomponente puede ser, por ejemplo, una configuración de vaina/núcleo en donde un polímero es rodeado por otro o puede ser en una configuración de lado a lado, o una configuración de "islas en el mar". Las fibras bicomponentes son eneeñadae en la patente de los Estados Unidos de América número 5,108,820 otorgada a Kaneko y otros, la patente de los Estados Unidos de América número 5,336,552 otorgada a Strack y otros y la patente de los Estados Unidos de América número 5,382,400 otorgada a Pike y otroe, la patente de loe Eetadoe Unidoe de América número 5,989,004 otorgada a Cook, todas las cales son incorporadas aquí en su totalidad como referencia. Para dos fibras componentes, los polímeros son deseablemente presentes en proporciones de 75/25, 50/50, 25/75 o cualquier otra proporción deseada. Los aditivos convencionales, tales como pigmentos y surfactantes, pueden incorporarse en uno o ambos chorros del polímero, o aplicaree a las superficies del filamento. El término también incluye fibras o filamentos similares que tienen más de dos componentes .

El término "polímero" generalmente incluye, pero no es limitado a, homopolímeros, copolímeros, tales como por ejemplo, bloque, injerto, y copolímeros alternativos y al azar, terpolímeros, etc., y mezclas y modificaciones de loe miemoe. Además, a menos que se limiten específicamente de otra manera, el término "polímero" incluye todas las configuraciones geométricas posibles del material. Lae configuracionee incluyen, pero no son limitadas a, simetrías isotácticas, atácticas, sindiotácticas y al azar.

La terminología "tratamiento eléctrico" o "electrizante" se refieren a cualquier proceso que coloca una carga en y/o en un material dieléctrico tal como una poliolefina. La carga típicamente incluye capas de cargas positivas o negativas atrapadas en o cerca de la superficie del polímero, o nubes de carga almacenadas en el volumen del polímero. La carga también puede incluir cargas de polarización que eetán congeladas en alineación de loe dipolos de lae moléculae. Loe métodos para someter un material a electrificación son bien conocidos por aquellos con habilidad en el arte. Estoe métodos incluyen, por ejemplo, métodos térmicos, de contacto líquido, rayo electrónico y descarga de corona. Un proceso ejemplar para colocar una carga eobre un material dieléctrico involucra la aplicación de una deecarga de corona DC al material. Un método ejemplar convencional de este tipo es descrito en detalle en la patente de los Estados Unidos de América número 5,401,446 otorgada a Teai y otros, titulada "Método y Aparato para la Carga Electroestática de un Tejido o Película", la cual fue expedida el 28 de marzo de 1995. La totalidad de esta patente es incorporada aquí como referencia. Esta técnica involucra someter a un material a un par de campos eléctricos en donde los campos eléctricos tienen polaridades opuestas .

El término "unión a través de aire" o "TAB" significa un proceso de unión de una tela de fibra bicomponente no tejida en la cual aire que tiene una temperatura arriba del punto de fundido de al menos uno de los componentes de polímero del tejido ee forzado a travée de la tela. La velocidad del aire puede ser entre 100 y 500 pies por minuto y el tiempo de permanencia puede ser tan largo como 6 segundos . El fundido y la resolidificación del polímero proporciona la unión. El aire caliente funde el componente de polímero de más bajo fundido y por tanto forma la unión entre los filamentos para integrar a la tela.

Como se usa aquí, el término "capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo" se refiere a una capa de material unido con hilado que tiene un esponjado más bajo con relación a una "capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto". Las capas de esponjado bajo deseablemente tienen una deneidad de volumen de al menos 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrededor de 0.08 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.10 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramoe/centímetro cúbico.

Como ee usa aquí, el término "capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto" se refiere a una capa de material unido con hilado que tiene un mayor esponjado con relación a una "capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo". Las capae de eeponjado alto deeeablemente tienen una densidad de volumen de menos de alrededor de 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrededor de 0.015 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.035 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.02 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.03 gramos/centímetro cúbico.

Como se usa aquí, el término "material laminado integrado" se refiere a un material laminado que tiene al menos una capa unida con hilado de múltiples componentee unida a al menos una capa de microfibras para formar un material laminado cohesivo. Deseablemente, una capa soplada con fusión de fibrae monocomponentes o bicomponentes es colocada entre una capa unida con hilado de esponjado bajo bicomponente y una capa unida con hilado de esponjado alto bicomponente y sometida a un proceso de unión a través de aire para formar un solo material laminado cohesivo.

Como se usa aquí, el término "rizado" se refiere a un rizo o ensortijado tri -dimensional tal como, por ejemplo, un rizo helicoide y no incluye ondas u ondulaciones de dos dimensiones al azar en una fibra.

Como se usa aquí, los términos "unión autógena" y "unida autógena mente" se refieren a la unión entre partes discretas y/o superficies independientemente de los aditivoe externos tales como adhesivoe, eoldadoree, eujetadorea mecánicoe y similares. Como un ejemplo, muchas fibras de múltiples componentes pueden ser unidas autógenamente desarrollando las uniones entre fibras en puntos de contacto de las fibras sin que significativamente degraden ya sea la tela o la estructura de la fibra.

Estos términos pueden definirse con lenguaje adicional en las partes restantes de la especificación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS INCORPORACINES PREFERIBLES Con referencia a la Figura 1, un material laminado no tejido integrado 10 incluye una capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12, una capa unida con hilado de múltiples componentee de eeponjado alto 14, y una capa de microfibras 16 dispuesta entre la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 y la capa unida con hilado de múltiples componentes de eeponjado alto 14. Deeeablemente, la capa unida con hilado de múltiples componentes de eeponjado bajo 12 y la capa unida con hilado de múltiplee componentee de eeponjado alto 14 consta de fibras unidas con hilado bicomponentes. El material laminado no tejido integrado 10 deberá tener una densidad de volumen total de alrededor de 0.015 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.049 gramos/centímetro cúbico, deseablemente alrededor de 0.025 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.030 gramos/centímetro cúbico. Deseablemente, el peso báeico total del material laminado no tejido integrado 10 puede estar en el rango desde alrededor de 75-374 gramos por metro cuadrado (gsm) , más deseablemente alrededor de 100-225 gramos por metro cuadrado (gsm). El peso básico de cada capa 12,14,16 así como el tamaño de las fibrae usadas para producir cada capa 12,14,16 puede variar para producir el material laminado no tejido integrado 10 con las deseadas propiedades de filtrado.

El material laminado no tejido integrado 10 producido de conformidad con esta invención es particularmente útil como un medio de filtrado, por ejemplo como un filtro de bolsa que tiene un Estándar ASHRAE 52.1-1992 de Eficiencia de Mota de Polvo de alrededor de 40% a alrededor de 95% y un Estándar ASHRAE 52.2-1999 MERV (Valor de Reporte de Mínima Eficiencia) de 12 a 16.

La capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 proporciona soporte y resistencia así como eficiencia de filtrado al material laminado no tejido integrado 10. La capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 tiene fibras de múltiples componentes que no son rizadas. Como resultado, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 tiene un más eeponjado bajo con relación a la capa unida con hilado de mültiplee componentee de esponjado alto 14. Deseablemente, la capa unida con hilado de múltiples componentes de eeponjado bajo 12 tiene un peso básico de alrededor de 33-170 gramos por metro cuadrado, más deseablemente alrededor de 67-102 gramos por metro cuadrado (gsm) . Ee también deeeable que la capa unida con hilado de múltiples componentee de esponjado bajo 12 tenga una densidad de volumen de al menos 0.05 gramos/centímetro cúbico, máe deeeablemente alrededor de 0.08 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.10 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos/centímetro cúbico. De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentee de esponjado bajo 12 tiene un peso básico de alrededor de 15 por ciento a alrededor de 60 por ciento, más deeeablemente alrededor de 20 por ciento a alrededor de 50 por ciento de todo el peso básico del material laminado no tejido integrado 10. Es también deseable que las fibras unidas con hilado de múltiples componentes tengan un diámetro de alrededor de 10 mieras a alrededor de 30 mieras, más deeeablemente alrededor de 15 micrae a alrededor de 20 mieras .

De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 puede producirse pasando una pluralidad de fibras unidas con hilado de múltiples componentes a través de una unidad de sacado de aire frío. Durante este proceeo, lae fibras unidas con hilado de múltiples componentes no eon rizadae y por tanto, ee producido un material unido con hilado que tiene un relativamente esponjado bajo.

Es deseable que la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 tenga esponjado alto y baja presión de caída por toda ella durante la filtración. Para este fin, las fibras unidas con hilado de múltiplee componentes de la capa unida con hilado de múltiplee componentee de esponjado alto 14 son rizadas, a fin de facilitar tanto el esponjado más alto y mejor atrapada de lae partículae para proporcionar capacidad de captura de partículas y una extendida vida de servicio. De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 actúa como un previo filtrado y una capa de atrapado de polvo conforme el aire entra en el material laminado no tejido integrado 10 a través de la capa unida con hilado de múltiples componentee de eeponjado alto 14.

De conformidad con una incorporación de esta invención, las fibras unidas con hilado de múltiplee componentee rizadas pueden producirse por un proceso de sacado de aire caliente. El proceso de sacado de aire caliente es enseñado en la patente de los Estados Unidos de América número 5,382,400 otorgada a Pike y otros, y asignada a Kimberly-Clark Corporation, la descripción de la cual es incorporada aquí como referencia. El proceso de sacado de aire caliente es un método para producir la capa unida con hilado de múltiplee componentes de esponjado alto 14. Otros métodos bien conocidos en el arte pueden usarse para producir las fibras unidas con hilado de múltiples componentes rizadas, por ejemplo, como se eneeña en la Publicación PCT WO 00/28123 otorgada a Kimberly-Clark World ide, Inc., la descripción de la cual es incorporada aquí como referencia. Las fibras unidas con hilado de múltiples componentes rizadas producen la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 con el esponjado más alto con relación a la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12.

Deseablemente, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 tiene un peso básico de alrededor de 33-170 gramos por metro cuadrado (gsm) , más deseablemente alrededor de 67-102 gramos por metro cuadrado (gsm) . Ee también deeeable que la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 tenga una densidad de volumen de menos de alrededor de 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deeeablemente alrededor de 0.015 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.035 gramos/centímetro cúbico, aún más deseablemente alrededor de 0.02 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.03 gramos/centímetro cúbico. De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 tiene un peso básico de alrededor de 15 por ciento a alrededor de 80 por ciento, más deeeablemente alrededor de 20 por ciento a alrededor de 70 por ciento de todo el peso básico del material laminado no tejido integrado 10. Es también deseable que las fibras rizadas unidas con hilado de múltiples componentes tengan un diámetro de alrededor de 10 mieras a alrededor de 30 mieras, más deseablemente alrededor de 17 micrae a alrededor de 25 mieras. De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 tiene una densidad de volumen de al menos alrededor de 300% de la densidad de volumen de la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14, adecuadamente al menos alrededor de 500%.

De conformidad con una incorporación de esta invención, las fibras unidas con hilado de múltiples componentes de la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo 12 y la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 consta de fibras unidas con hilado bicomponentes que tienen un componente de polímero de más bajo punto de fundido y un componente de polímero de más alto punto de fundido deseablemente arreglado en una configuración lado a lado, como se muestra en la Figura 2, o una configuración de vaina/núcleo. Como se mueetra en la Figura 3, la capa unida con hilado de múltiplee componentes de esponjado alto 14 puede constar de fibras unidas con hilado bicomponentes arregladas en una configuración excéntrica vaina/núcleo. En las fibras excéntricae vaina/núcleo, un componente completamente ocluye o rodea al otro componente pero es asimétricamente localizado en la fibra para permitir a la fibra el rizarse. La capa unida con hilado bicomponente de esponjado bajo 12 y la capa unida con hilado bicomponente de esponjado alto 14 puede hacerse de los mismos o similares componentes de polímero. La tecnología general para producir las fibras bicomponentes que tienen una configuración lado a lado o de vaina/núcleo es bien conocida en el arte.

La proporción de los polímeros de más alto y de más bajo punto de fundido en las fibras bicomponentes puede estar en el rango entre alrededor de 10-90% por peso del polímero de más alto punto de fundido y 10-90% por peso del polímero de más bajo punto de fundido. En la práctica, solamente tal polímero de más bajo punto de fundido es necesario que facilite la unión entre las fibras. Por tanto, un compueeto de la fibra adecuada puede contener alrededor de 40-80% por peeo del polímero de máe alto punto de fundido y alrededor de 20-60% por peeo del polímero de máe bajo punto de fundido, deseablemente alrededor de 50-75% por peso del polímero de más alto punto de fundido y alrededor de 25-50% por peso del polímero de más bajo punto de fundido.

Una variedad de polímeros son adecuados para loe componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundido de las fibras bicomponentes. Los polímeros más adecuados variarán dependiendo del uso de las aplicaciones del filtro, los métodoe ueadoe para unir las fibras juntas, las formas y tamaños precisos de la fibra, y otros factores. Generalmente, el componente del polímero de máe bajo punto de fundido puede ser un homopolímero o copolímero de poliolefina. Ejemplos incluyen al polietileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad o polietileno de baja densidad lineal) , copolímeros de etileno-propileno que tienen alrededor de 10% por peso o más de etileno, otros copolímeros de alfa olefinas-propileno que tiene suficiente contenido comonomero para impartir al menos alguna pegajosidad, es el polipropileno eindiotáctico, mezclae de polipropileno atáctico e ieotáctico, polibutenos, polipentenos y similares.

El componente de polímero de más alto punto de fundido puede ser un homopolímero o copolímero de poliolefina de más alto punto de fundido. Ejemplos incluyen polietileno de alta densidad, polipropileno isotáctico, copolímeros de propileno-etileno que contienen menos de 10% de etileno y otros copolímeros de alfa olefina-propileno que tienen suficientemente bajo contenido comonomero como para no bajar significativamente el punto de fundido. Otros ejemplos de componentee de polímero de más alto punto de fundido incluyen a las poliamidas, poliésteres, poliestirenos, politetrafluoroetilenoe, cloruros polivinílieos, poliuretanos y similares.

Loe componentes de polímero de más alto y más bajo punto de fundido también pueden ser adecuadas mezclas que, en el caeo del componente del polímero de más alto punto de fundido imparte integridad estructural a las fibras, y en el caeo del componente del polímero de más bajo punto de fundido exhibe adecuadas propiedades de unión entre fibras. Loe componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundido deberán tener una diferencia del punto de fundido de al menos de 5 grados centígrados, deseablemente de al menos 10 grados centígrados, más deseablemente al menos 30 grados centígrados .

De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa unida con hilado de múltiples componentes de eeponjado alto 14 coneta de fibras de forma esponjada para mejorar la capacidad de retención del polvo, como se muestra en lae Figurae 4-9. Por ejemplo, la capa unida con hilado de múltiplee componentee de eeponjado alto 14 puede constar de fibras unidas con hilado bicomponentes bilobulares 20, como se muestra en la sección transversal de la Figura 4. La fibra 20 tiene dos lóbulos 22 y 24, y regiones deprimidas 26 y 28 sobre ambos lados de la fibra 20 entre los lóbulos. Una línea límite 29 indica la interfaz entre un componente del polímero de más alto punto de fundición que forma uno de los lóbulos 22 y 24, y un componente del polímero de más bajo punto de fundición que forma el otro lóbulo. Los componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundición son arreglados en una configuración lado a lado.

La capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14 puede constar de fibras no tejidas bicomponentes trilobularee 30 en lae cualee loe tres lóbulos 32,34 y 36 eon colocados en ángulos rectos unos a los otros, como se muestra en la sección transvereal en la Figura 5. Una región deprimida 33 está localizada entre los lóbulos 32 y 34. Una región deprimida 35 está localizada entre los lóbulos 32 y 36. Deberá ser aparente de la Figura 5, por ejemplo, que el término "región deprimida" se refiere a una región que es cóncava con respecto a una línea recta sacada tangencial a los dos lóbulos adyacentes. En la Figura 5, una línea recta 37 puede sacarse tangencial a los lóbulos adyacentes 32 y 34, con una parte cóncava 33 debajo de la línea recta. Una línea recta similar puede ser sacada tangencial a los lóbulos adyacentes 32 y 36. Sin embargo, ninguna región cóncava existe con respecto a una línea recta sacada tangencial a loe lóbulos adyacentes 34 y 36. En la Figura 5, una línea divisoria 39 representa una interfaz entre un componente del polímero de más bajo punto de fundido que forma la mitad de la fibra, y un componente del polímero del más alto punto de fundido que forma la otra mitad de la fibra. De nuevo los componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundición son arreglados en una configuración lado a lado.

Como se muestra en la sección transversal en la Figura 6, la capa unida con hilado de múltiplee componentee de eeponjado alto 14 puede constar de fibras no tejidas bicomponentes trilobulares 40 en las cuales los tres lóbulos 42,44 y 46 eon colocados a ángulos de 60 grados uno del otro. Una región deprimida 43 está localizada entre los lóbulos 42 y 44. Una región deprimida 45 está localizada entre los lóbulos 42 y 46. Una región deprimida 47 está localizada entre los lóbulos 44 y 46. Una línea divisoria 49 representa una interfaz entre un componente de polímero de más bajo punto de fundido que forma la mitad de la fibra 40, y un componente de polímero del más alto punto de fundido que forma la otra mitad. La fibra 40 tiene una configuración lado a lado.

La figura 7 ilustra, en una sección transversal, una fibra bicomponente cuadrilobular 50 en la cual los cuatro lóbulos 52,54, 56 y 58 son arreglados en una configuración del tipo de estrella. Las regiones deprimidas 51, 53, 55 y 57 son formadas entre cada par de lóbulos adyacentes. Una línea divisoria generalmente circular 59 representa una interfaz entre un componente del polímero de más bajo punto de fundido y un componente de polímero del más alto punto de fundido. En esta instancia, la fibra bicomponente tiene una configuración de vaina/núcleo con el componente del polímero de más alto punto de fundido formando el núcleo y el componente del polímero de más bajo punto de fundido formando la vaina.

La figura 8 ilustra en una sección transversal, una fibra bicomponente cuatrilobular 60 en la cual los cuatro lóbulos 62, 64, 66 y 68 son arregladoe en una configuración cruzada. Las regiones deprimidas 61,63,65 y 67 son formadas entre cada par de lóbulos adyacentes. Una línea divisoria 69 repreeenta la interfaz entre loe componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundido, loe cuales son arreglados en una configuración lado a lado.

La figura 9 ilustra en una sección transversal, una fibra bicomponente pentalobular 70 que tiene cinco lóbulos 72, 74, 76, 78 y 80 arreglados a aproximadamente ángulos de 72 grados uno del otro. Lae regionee deprimidas 71,73,75,77 y 79 están formadae entre cada par de lóbuloe adyacentes. Una línea divisoria 81 representa la interfaz entre los componentes del polímero de más alto y más bajo punto de fundido que son arregladoe en una configuración lado a lado.

De conformidad con una incorporación de eeta invención, el material laminado no tejido integrado 10 tiene al menos una capa de microfibras 16. Deseablemente, el material laminado no tejido integrado 10 tiene una capa de microfibras 16 dispuestas entre la capa unida con hilado de múltiplee componentes de eeponjado bajo 12 y la capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado alto 14. La capa de microfibras 16 proporciona el material laminado no tejido integrado 10 con una eficiencia de mayor filtrado atrapando relativamente pequeñas partículas. La capa de microfibras 16 ee caracteriza en que contiene microfibras distribuidas relativamente estrechamente. Particularmente las telas no tejidas deseables para la capa de microfibras 16 son telas de fibra soplada con fueión de fibrae monocomponentee, por ejemplo polipropileno o fibrae bicomponentes, por ejemplo, polipropileno y polietileno. Ciertas fibras bicomponentes tienen una tendencia a separar para producir múltiples fibrae máe pequeñae, particularmente las fibras bicomponentes que constan de componentes de polímero que tiene una fuerte afinidad una hacia la otra. Por ejemplo, una fibra bicomponente que tiene un diámetro de alrededor de 2.0 mieras puede separarse en dos fibrae que tienen un diámetro de alrededor de 1.0 micrae. Como resultado del aumento en el número de fibras, la capa de microfibras 16 es capaz de capturar o atrapar partículas relativamente pequeñas, por tanto además aumenta la eficiencia del filtrado.

Deseablemente, la capa de microfibras 16 tiene un peeo báeico de alrededor de 10-34 gramos por metro cuadrado (gsm), más deseablemente alrededor de 13.5-20.5 gramos por metro cuadrado (gem) . Es también deseable que la capa de microfibras 16 tenga una densidad de volumen de al menos 0.05 gramos/centímetro cúbico, más deseablemente alrededor de 0.08 gramoe/centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramoe/centímetro cúbico, aún máe deseablemente alrededor de 0.10 gramos/centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos/centímetro cúbico. De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa de microfibras 16 tiene un peso básico de alrededor de 5 por ciento a alrededor de 70 por ciento, máe deeeablemente alrededor de 5 por ciento a alrededor de 60 por ciento del total del peso básico del material laminado no tejido integrado 10. Es también deeeable que la capa de microfibras 16 sea hecha de fibrae monocomponentes y/o bicomponentes que tengan un diámetro de alrededor de 0.5 mieras a alrededor de 10 mieras.

La capa de microfibras 16 del material laminado no tejido integrado 10 puede producirse de una amplia variedad de polímeros termoplásticos que son electrizables y que forman un electreto altamente durable. Polímeros electrizables particularmente adecuados incluyen, pero no son limitados a, poliolefinas tales como las polioiefinae descritas antes. Deseablemente, la capa de microfibras es de polipropileno, de tereftalato de polietileno (PET) , (PBT) , o fibra de vidrio.

De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa de microfibras 16 consta de una tela de fibra de doble capa que tiene una capa de barrera 17 y una capa de volumen 19, como se muestra en la Figura 1. La tela de fibra de doble capa resulta en una densidad gradiente a través de la capa de microfibras 16. Deseablemente, la capa de barrera 17 tiene un peso báeico de alrededor de 5 por ciento a alrededor de 100 por ciento del total del peeo básico de la capa de microfibras 16. Es también deseable que la capa de barrera 17 sea hecha de fibras monocomponentes o bicomponentes que tienen un diámetro de alrededor de 0.5 mieras a alrededor de 5.0 mieras. Deseablemente, la capa voluminosa 19 tiene un peso básico de haeta alrededor de 95 por ciento del total del peso básico de la capa de microfibras 16. Es también deseable que la capa voluminosa 19 sea hecha de fibras monocomponentes o bicomponentes que tienen un diámetro de alrededor de 3.0 mieras a alrededor de 10 mieras.

De conformidad con una incorporación de esta invención, la capa de microfibras 16 consta de material de micro fibra de vidrio. Deseablemente, el material micro fibra de vidrio incluye fibras de fibra de vidrio que tienen un diámetro de alrededor de 0.5 mieras a alrededor de 3.0 mieras, más deseablemente alrededor de 0.5 micrae a alrededor de 1.0 mieras .

Con referencia a la Figura 10, para producir un material laminado no tejido integrado 10 de conformidad con una incorporación de esta invención, una capa unida con hilado de múltiples componentes de esponjado bajo, deseablemente ee formada una capa unida con hilado bicomponente de esponjado bajo 120. Un componente de polímero de más bajo punto de fundido, por ejemplo polietileno, es extrudido de un primer extrusor 110 y un componente de polímero de más alto punto de fundido, por ejemplo polipropileno, es extrudido de un eegundo extrusor 112. El componente de polímero de más bajo punto de fundido y el componente del polímero de más alto punto de fundido entran en un paquete de hilado 114 por vía de conductos separados 111 y 113 que comunican con los extrusores 110 y 112, respectivamente. Dentro del paquete de hilado 114, los componentes del polímero de más bajo y de más alto punto de fundido son convertidos en una pluralidad de fibras unidas con hilado de bicomponentes que son extrudidas a través de aberturas del hilador sobre una placa de matriz (no mostrada) del paquete de hilado 114. La tecnología general para convertir dos chorros de componentes de polímero en fibras de bicomponentes que tienen arreglos lado a lado o de vaina/núcleo es conocida en el arte, y será descrita en detalle aquí.

Las fibras unidas con hilado bicomponentes son templadae (rápidamente enfriadas) 116 y sacadas a través de una unidad de sacado de la fibra enfriada 118 sobre una superficie transportadora 119 para producir la capa unida con hilado bicomponente de eeponjado bajo 120. Deeeablemente, la unidad de eacado de fibra fría 118 tiene una temperatura de aire de sacado de alrededor de 60 grados Fahrenheit a alrededor de 150 grados Fahrenheit.

Una cuchilla de aire caliente 122 es usada para unir a lae fibras unidas con hilado bicomponentee individuales juntas en varias ubicaciones para que la capa unida con hilado bicomponente de esponjado bajo 120 tenga aumentada resistencia e integridad estructural y rigidez para los tratamientos subeecuentee, tal como la conducción a través de una unidad de unión a través de aire 144. Una cuchilla de aire caliente convencional incluye un mandril con una ranura que sopla un chorro de aire caliente sobre la capa unida con hilado bicomponente de esponjado bajo 120. Tales cuchillas de aire caliente son enseñadas, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América número 5,707,468 otorgada a Arnold y otros, la cual es incorporada aquí como referencia.

Una capa de microfibras 126 es extrudida de un tercer extrusor 124 y depositada sobre una capa unida con hilado de bicomponente de eeponjado bajo 120. Deseablemente, la capa de microfibras 126 es una tela soplada con fusión formada directamente sobre una capa de bicomponente de esponjado bajo 120 como un proceso en línea. Alternativamente, la capa de microfibras 126, por ejemplo un material de micro fibra de vidrio, puede ser desdoblada de un rollo de suministro (no mostrado) sobre una capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo 120.

Una capa unida con hilado de múltiples componentee de eeponjado alto, deeeablemente una capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto 140 es depositada o formada sobre la capa de microfibras 126 de tal forma que la capa de microfibras 126 es dispuesta entre la capa unida con hilado bicomponente de eeponjado bajo 120 y la capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto 140. Un componente de polímero de más bajo punto de fundido, por ejemplo polietileno, ee extrudido de un cuarto extrusor 130 y un componente de polímero de más alto punto de fundido, por ejemplo polipropileno, ee extrudido de un quinto extrusor 132 en un segundo paquete hilador 134 por vía de conductos eeparadoe 131 y 133 que comunican con los extrusores 130 y 132, respectivamente. Dentro del segundo paquete hilador 134, los componentes de polímero de más bajo y más alto punto de fundido son convertidos en una pluralidad de fibras unidas con hilado de bicomponentes las cuales son extrudidas a travée de lae aberturas del hilador sobre una placa de matriz (no mostrada) del eegundo paquete hilador 134.

Lae fibrae unidae con hilado de bicomponentes son al menos parcialmente templadas 136 de tal manera que lae fibrae unidae con hilado de bicomponentes tienen capacidad de rizado latente y son sacadas a través de una unidad de sacado de fibra caliente 138. Deseablemente, la unidad de sacado de fibra caliente 138 tiene una temperatura de aire de sacado de alrededor de 200 grados Fahrenheit a alrededor de 370 grados Fahrenheit. Como resultado de aplicar el calor a las fibrae unidas con hilado de bicomponentes en la unidad de sacado de fibra caliente 138, es activada la capacidad latente de rizado de las fibras unidas con hilado de bicomponentes y son rizadas las fibrae unidae con hilado de bicomponentee, por tanto produciendo lae fibras unidas con hilado de bicomponentes de esponjado alto. Las fibras unidas con hilado de bicomponentes rizadas son depositadas sobre la capa de microfibras 126 sobre una superficie de transporte 119 para producir la capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto 140. Generalmente, una máe alta temperatura de aire de sacado dentro de la unidad de sacado de fibra caliente 138 resulta en un mayor número de rizos, considerando que la temperatura no sea tan alta como para calentar las fibras a una temperatura por encima del punto de fundido del componente del polímero de más bajo punto de fundido.

Subsecuentemente, la cuchilla de aire caliente 142 une a las fibras unidas con hilado de bicomponentes de esponjado alto individuales juntae en variae ubicaciones de tal manera que la capa unida con hilado bicomponente de esponjado alto 140 aumenta en resistencia e integridad estructural para tratamientos subsecuentes, tal como la conducción a travée de la unidad de unión a través de aire 144.

El material laminado no tejido coneta de la capa de microfibra 126 dispuesta entre la capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo 120 y la capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto 140 que ee paeada a través de la unidad de unión a través de aire 144, en donde las fibras en cada capa son unidas de forma autógena a otras fibras dentro de la capa y con fibras dentro de las capas adyacentes. Dentro de la unidad de unión a travée de aire 144, el material laminado no tejido es calentado a una temperatura arriba del punto de fundido del componente de polímero de más bajo punto de fundido pero abajo del punto de fundido del componente de polímero de más alto punto de fundido, en consecuencia ocasionando que las fibrae de bicomponentee de lae capae adyacentes formen uniones entre fibrae. La unidad de unión a travée de aire 144 efectúa unionee entre fibrae calentando todo y uniformemente al material laminado no tejido con un flujo de penetración del aire calentado forzado. Eete proceso autógeno de unión produce un solo material laminado no tejido integrado cohesivo 10 que tiene un grueso generalmente uniforme. A diferencia de los materiales laminados convencionales en donde las capas adyacentes son unidas juntas usando los procesoe convencionales, por ejemplo la unión en punto, el material laminado no tejido integrado 10 no tiene regiones que son compactas o comprimidas como resultado del proceso de unión. Por tanto, la caída de presión a lo largo del material laminado no tejido integrado 10 es uniforme y no es afectada por el proceso de unión. El material laminado no tejido integrado resultante 10 es particularmente adecuado para usar como un medio de filtro.

A fin de aumentar la atracción entre las partículas que son filtradas y las fibras de filtro, el material laminado no tejido integrado 10 puede ser tratado electrizado (electrizar) usando técnicas convencionales como se eneeña en la patente de los Estados Unidos de América número 5,401,446 otorgada a Teai y otros, la patente de los Estadoe Unidos de América número 4,215,682 otorgada a Kubik y otros, la patente de loe Eetadoe Unidos de América número 4,375,718 otorgada a Wadsworth y otros, y la patente de los Estados Unidos de América número 4,588,537 otorgada a Klaase y otros, las descripciones de las cuales son incorporadas aquí como referencia. Una o todas las capas pueden tratarse electrizadas antes de la formación del material laminado no tejido integrado 10 o el material laminado no tejido integrado 10 puede ser tratado electrizado subsecuente a su formación.

Uno o más aditivos conocidos en el arte pueden añadirse a lae fibrae unidae con hilado de múltiples componentes para mejorar la formación y/o la retención de carga. Por ejemplo, la estabilidad de la carga eléctrica puede ser además mejorada por el grabado de los grupos de extremo polar (telomero, anhidrido maléico, ácidos poliacrílicoe, y eimilarea) sobre los polímeroe en lae fibrae unidae con hilado bicomponentes. También, el titanato de bario y otros materiales polares pueden mezclarse con los polímeros. Adecuadas mezclas son descritas, por ejemplo, en la publicación PCT WO 97/44509 otorgada a Turkevich y otros, y la publicación PCT WO 00/00267 otorgada a Myers y otros .

De conformidad con una incorporación de eeta invención, la capa de microfibras 126 es tratada electrizada antes de ser depositada eobre la capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo 120. Además, el material laminado no tejido integrado 10 puede enfriarse, ya sea activamente o pasivamente, por medios convencionales antes de que el material laminado no tejido integrado 10 sea tratado electrizado. Adicionales proceeoe poeterioree a la formación pueden incluiree en eete proceeo en línea, incluyendo por ejemplo un proceeo de apertura de ranura y un proceso de enrollado en donde el material laminado no tejido integrado 10 es enrollado sobre un rollo de suminietro.

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA ASHRAE 52.2-1999: Método para probar la ventilación general de loe dispositivos de limpieza del aire para la remoción eficiente por tamaño de partícula Esta prueba, la cual es una prueba estándar de la industria de los filtros tiene un procedimiento estándar que es incorporado como referencia. En resumen, la prueba mide la eficiencia de un medio de filtro en la remoción de partículas de diámetro específico conforme el filtro se carga con el polvo de carga estandarizado. El polvo de carga ee euministrado a etapas de intervalo para simular la acumulación de las partículas durante la vida de servicio. El aerosol reto para la prueba de eficiencia del filtrado es una fase sólida de cloruro de potasio (KCl) generado de una solución acuosa. Un generador en aerosol produce las partículae de cloruro de potasio (KCl) en el rango de doce tamaños para la determinación de la eficiencia del filtrado. La mínima eficiencia observada sobre la secuencia de carga para cada rango de tamaño de partícula es usada para calcular los valoree de eficiencia promedio del compuesto para tres rangos de tamaño de partícula: 0.3 a 1.0 micrae, 1.0 a 3.0 mieras, y 3.0 a 10 mieras.

El polvo cargado ueado para simular la acumulación de partículas en servicio está compuesto, por peso, de 72% de polvo de prueba SAE Estándar J726 (fino) , 23% de carbón en polvo, y 5% de borra de algodón molido. La eficiencia de un medio de filtrado limpio es medida en una de las tasas de flujo especificado en el estándar. Un aparato de suministro entonces envía un flujo de las partículae de polvo para cargar el medio de filtro a varios intervalos de presión en aumento hasta que es alcanzada la resistencia final especificada. La eficiencia del filtro para capturar las partículae de cloruro de potasio (KCl) es determinada deepuée de cada paso de carga. La eficiencia del medio de filtro es determinada por la medición de la distribución del tamaño de partícula y del número de partículas en el chorro de aire, en ubicaciones hacia arriba y hacia abajo del medio de filtro. La eficiencia en la remoción del tamaño de partícula (PSE) es definida como: PSE=100 x 1- conteo de partículas hacia abajo Conteo de partículas hacia arriba El conteo de partícula y el tamaño pueden medirse usando el contador de partícula automático HIAC/ROYCO modelo 8000 y el sensor HIAC/ROYCO modelo 1230.

ANSI/ASHRAE 52.1-1992: Procedimientos de gravímetro y de mota de polvo para probar los dispositivos de limpieza del aire usados en la ventilación general para la remoción de materia en partículas Eeta prueba es una prueba estándar de la industria del filtro, y tiene un procedimiento detallado el cual es incorporado como referencia. En resumen, la prueba mide la eficiencia del medio de filtro en la remoción del polvo atmosférico conforme el filtro se carga con un polvo sintético estándar. El desempeño de la remoción de polvo es medido en dos formas: 1. ASHRAE peso interrumpido, que mide el porcentaje de peso del polvo sintético capturado por el dispositivo de filtro. 2. ASHRAE eficiencia del punto de polvo, que compara el oscurecimiento de los objetivos hacia arriba y hacia abajo del dispositivo de filtro cuando es expuesto al ambiente del polvo atmosférico.

La eficiencia de un punto de polvo de un dispositivo de filtro limpio es determinada a una tasa de flujo determinado. Un aparato de suministro envía un flujo de partículas de polvo sintético para cargar el medio de filtro a intervalos aumentados a variae presiones hasta que es alcanzada la resietencia final especificada. El arresto y la eficiencia del punto de polvo son medidos deepués de cada etapa de carga. Cuando la resistencia final es alcanzada, son calculados el promedio de arresto, el promedio del punto de polvo, y la capacidad de mantenimiento de polvo. La capacidad de mantenimiento de polvo es el peso total de los incrementos de polvo multiplicadoe por el arresto promedio. La carga de polvo usada para eimular la acumulación de partículas en servicio está compuesta, por peeo de 72% de polvo de prueba (fino) SAE Estándar J726, 23% de carbón en polvo, y 5% de borra de algodón molida.

Método para Determinar la Densidad de Volumen El grueso de la tela puede determinarse de conformidad con el Método de la Prueba Estándar D 5729-95 de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) medido bajo una carga de 0.05 libras por pulgada cuadrada (psi) y un platillo circular de 3 pulgadae . El grueso de la tela y el peso básico de la tela son usados para calcular la densidad de la tela.

Ejemplo Ocho filtros de bolsa (24 pulgadas x24 pulgadas x22 pulgadas) fueron producidos con un material laminado no tejido integrado de 5.0 onzae por yarda cuadrada (oey) que tiene una capa de microfibras sopladae con fusión colocada entre una capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo y una capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto. El material laminado no tejido integrado tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.034 gramoe/centímetro cúbico con la eiguiente compoeición.

La capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo consta de fibras de bicomponentes no rizadas de polipropileno/polietileno que tiene una configuración lado a lado con un diámetro promedio de alrededor de 17 mieras. La capa unida con hilado de bicomponente de esponjado bajo consta de 36% por peso del material laminado no tejido integrado.

La capa de microfibrae coneta de fibras de monofilamento de polipropileno sopladas con fusión con un diámetro promedio de alrededor de 2.0 mieras. La capa de microfibra consta de 8.6% por peso del material laminado no tejido integrado.

La capa unida con hilado de bicomponente de esponjado alto consta de fibras de bicomponentes rizadas de polipropileno/polietileno que tiene una configuración lado a lado con un diámetro promedio de alrededor de 23 mieras. La capa unida con hilado de bicomponente de alto esponjado comprende 55.4% por peso del material laminado no tejido integrado .

El material laminado no tejido integrado tiene una penetración de TSI 8110 de 4.9% (NaCl @ 0.1 mieras como el aerosol desafiado) con una caída de presión de agua de 1.9 milímetros cuando ee probó a 32 litroe por minuto de tasa de flujo.

La caracterización ASHRAE de los filtros de bolsa dieron los siguientes resultados: ASHRAE 52.1 Prueba Como un resultado de la prueba, los filtros de bolsa son clasificados como filtros de bolsa ASHRAE de 75%. La eficiencia de filtro puede eer aumentada o disminuida mediante el cambiar la cantidad (por peso) de la capa de microfibra.

ASHRAE 52.2 Prueba W.G. - caída de presión en pulgadas de calibrador de agua La discrepancia en resietencia inicial ee un reeultado de una primera prueba de laboratorio llevando a cabo la prueba de 52.1 y una segunda prueba de laboratorio llevando a cabo la prueba de 52.2. El valor de 0.224'' W.G. se cree que es más exacto .

Aún cuando la invención se ha descrito en detalle con respecto a las incorporaciones específicas de la misma se apreciará por aquellos expertos en el arte, a lograr un entendimiento de lo anterior, que pueden fácilmente concebirse alteraciones, variaciones y equivalentes de éstas incorporaciones. Por tanto, el alcance de la presente invención debe evaluarse como aquél de las reivindicaciones anexas y cualesquier equivalentes de las mismas.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un material laminado no tejido integrado, que comprende : una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo que tiene una densidad de volumen de por lo menos de 0.05 g/centímetro cúbico; una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado alto que tiene una densidad de volumen de menos de 0.05 g/centímetro cúbico; y una capa de microfibra entre la capa unida con hilado de multicomponentee de eeponjado bajo y la capa unida con hilado de multicomponentee de eeponjado alto.

2. El material laminado no tej ido integrado tal y como ee reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo y la capa unida con hilado de multicomponentee de esponjado alto comprenden fibras unidas con hilado de bicomponente.

3. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque las fibras unidas con hilado de bicomponente comprenden un componente de polímero de punto de derretido más bajo seleccionado del grupo que coneiete de polietileno, copolímeroe de propileno-etileno, copolímeros de propileno-alfa olefina, polipropileno sindiotáctico, mezclas de polipropileno atáctico e isotáctico, polibutenos y polipentenos .

4. El material laminado no tej ido integrado tal y como ee reivindica en la cláueula 2, caracterizado porque las fibras unidas con hilado de bicomponente comprenden un componente de polímero de punto de derretido superior eeleccionado del grupo que consiste de polietileno de alta densidad, polipropileno isotáctico, copolímeros de propileno-etileno, copolímeros de propileno-alfa olefina, poliamidas, poliéeteres, poliestirenos, politetrafluoroetilenoe, cloruros de polivinilo y poliuretanos.

5. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el componente de polímero de punto de derretido más bajo de cada fibra unida con hilado de bicomponente comprende polietileno.

6. El material laminado no tej ido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque un componente de polímero de punto de derretido superior de cada fibra unida con hilado de bicomponente comprende polipropileno.

7. El material laminado no tej ido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque cada fibra unida hilado de bicomponente tiene una configuración de lado por lado.

8. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque cada fibra unida con hilado de bicomponente tiene una configuración de vaina/núcleo excéntrica.

9. El material laminado no tej ido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa de microfibra comprende una tela no tejida soplada con fusión.

10. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porgue la capa de microfibrae comprende un material eeleccionado del grupo que consiste de polipropileno, PET, PBT y fibra de vidrio.

11. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el material laminado no tejido integrado tiene una densidad de volumen global de alrededor de 0.015 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.049 gramos por centímetro cúbico.

12. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el material laminado no tejido integrado tiene una densidad de volumen global de alrededor de 0.025 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.030 gramos por centímetro cúbico.

13. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláueula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.08 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramos por centímetro cúbico.

14. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.10 gramoe por centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos por centímetro cúbico.

15. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláueula 1, caracterizado porque la capa de microfibras tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.08 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.14 gramoe por centímetro cúbico.

16. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa de microfibras tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.10 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.13 gramos por centímetro cúbico.

17. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláueula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de alto esponjado tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.15 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.035 gramos por centímetro cúbico.

18. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentee de alto esponjado tiene una densidad de volumen de alrededor de 0.02 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.03 gramos por centímetro cúbico.

19. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo tiene una densidad de volumen de por lo menos de alrededor de 300% de densidad de volumen de la capa unida con hilado de multicomponente de esponjado alto.

20. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la capa unida con hilado de bicomponentes de esponjado bajo tiene una densidad de volumen de por lo menos de alrededor de 500% de densidad de volumen de la capa unida con hilado de bicomponentes de esponjado alto.

21. Un filtro que comprende el material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 1.

22. El filtro tal y como se reivindica en la cláusula 21, caracterizado porque tiene un estándar ASHRAE 52.1-1992 de eficiencia de punto de polvo de alrededor de 40% a alrededor de 95%.

23. El filtro tal y como se reivindica en la cláusula 21, caracterizado porque tiene un estándar ASHRAE 52.2-1999 MERV de 12 a 16.

24. Un material laminado no tejido integrado, que comprende : una capa unida con hilado de multicomponentee de esponjado bajo; una capa unida con hilado de multicomponentes de eeponjado alto; y por lo menoe una capa de microfibra integrada con la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo y la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado alto, en donde la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo tiene una densidad de volumen de por lo menos de alrededor de 300% una densidad de volumen de la capa de unido con hilado de multicomponentes de esponjado alto.

25. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláueula 24, caracterizado porque el material laminado no tejido integrado tiene un peso base global de alrededor de 75 gramos por metro cuadrado a alrededor de 374 gramos por metro cuadrado.

26. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque el material laminado no tejido integrado tiene un peso base global de alrededor de 101.7 gramos por metro cuadrado a alrededor de 224.5 gramos por metro cuadrado.

27. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa unida con hilado de ulticomponentes de esponjado bajo comprende alrededor de 15% a alrededor de 60% de un peso base global del material laminado no tejido integrado.

28. El material laminado no tejido integrado tal y como ee reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo 5 comprende alrededor de 20% a alrededor de 50% de un peso base global del material laminado no tejido integrado.

29. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa unida de microfibras comprende alrededor de 5% a alrededor de 70% de un peso base global del material laminado no tejido integrado .

30. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa unida de microfibras comprende alrededor de 5% a alrededor de 60% de un peso base global del material laminado no tejido integrado .

31. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado alto comprende alrededor de 15% a alrededor de 80% de un peso base global del material laminado no tejido integrado.

32. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláueula 24, caracterizado porque la capa unida con hilado de muíticomponentes de esponjado alto comprende alrededor de 20% a alrededor de 70% de un peso base global del material laminado no tejido integrado.

33. El material laminado no tejido integrado tal y como ee reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la capa de microfibras además comprende una capa de barrera y una capa voluminosa.

34. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 33, caracterizado porque la capa de barrera comprende alrededor de 5% a alrededor de 100% de un peso base de la capa de microfibras.

35. El material laminado no tejido integrado tal y como se reivindica en la cláusula 33, caracterizado porque la capa de barrera comprende alrededor de 0% a alrededor de 95% de un peso base de la capa de microfibras. R E S U M E N Un material laminado no tej ido integrado adecuado para uaarae como un medio de filtro que tiene una capa de microfibrae integrada con una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado bajo y una capa unida con hilado de multicomponentes de esponjado alto y un método para producir el material laminado no tejido integrado. En una incorporación de ésta invención, un material laminado es unido a través de aire para formar un material laminado no tejido integrado el cual es entonces tratado con electretos para mejorar la atracción entre las partículas que están siendo filtradas y las fibras del material laminado no tejido integrado. En una incorporación de ésta invención, el material laminado no tejido integrado es usado como un filtro que tiene una eficiencia de punto de polvo estándar ASHRAE 52.1-1992 de alrededor de 40% a alrededor de 95% y una MERV (valor de reporte de eficiencia mínima) estándar ASHRAE 52.2-1999 de 12 a 16.