RU2327828C1 - Method for producing filter-sorbent material for personal protection equipment for respiratory system - Google Patents

Abstract

FIELD: textile, paper.

SUBSTANCE: method relates to the pulp-and-paper industry, particularly to production of the filter-sorbent material which can be applied in the personal protection equipment for the respiratory system. The method is realised as follows: into the sulfate pulp with the beating rate of 20±2° Schopper-Riegler value, the polypropylene fiber is entered at 5-10% of the sulfate pulp mass. The fiber mixture is beat till the rate of 28±2° Schopper-Riegler value. The prepared mixture is stirred with the merserised sulfate pulp and seized with the binding agent and following supply of aluminum sulfate. The carbon-cellulose composition is cast, lightly molded and dried. After that, the composition is thermoplasticised at 180-200° and minimal pressure 0.1-0.2 kgs/cm². The technical output of the invention is improved service properties of the filter-sorbent material due to the increased destroying effort and decreased rigidity at prevention of the high adsorption properties and low resistance to the human respiration.

EFFECT: improved service properties of the filter-sorbent material for the personal protection equipment for the respiratory system.

1 tbl

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству фильтросорбирующего материала, который найдет применение в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).The invention relates to the pulp and paper industry, in particular to the production of filter sorbent material, which will find application in personal protective equipment for respiratory organs (RPE).

Известны способы получения фильтровальных материалов, согласно которым в композицию добавляют термопластичные волокна, а сухое готовое полотно подвергают горячему каландрированию, что повышает механическую прочность материала (Аким Э.Л. Синтетические полимеры в бумажной промышленности. - Лесная промышленность, 1986, стр.11, 18, 109).Known methods for producing filter materials, according to which thermoplastic fibers are added to the composition, and the dry finished fabric is subjected to hot calendering, which increases the mechanical strength of the material (Akim E.L. Synthetic polymers in the paper industry. - Timber industry, 1986, p. 11, 18 , 109).

Недостатком данного способа упрочнения материала является уплотнение фильтровального материала и, как следствие, снижение его пористости, вызванное горячим каландрированием, когда расплавленный полимер под действием термического сжатия заполняет часть пор, что снижает воздухопроницаемость материала.The disadvantage of this method of hardening the material is the compaction of the filter material and, as a consequence, the decrease in its porosity caused by hot calendering, when the molten polymer fills a part of the pores by thermal compression, which reduces the breathability of the material.

Данный недостаток устраняется в способе, при котором термопрессование фильтровального материала, изготовленного из целлюлозных и термоплавких полипропиленовых волокон, осуществляют между двумя валами, один из которых является обогреваемым, а другой холодным (RU 2072193, кл. D21Н 27/08, оп. 1997).This disadvantage is eliminated in a method in which the thermopressing of a filter material made of cellulosic and thermofusible polypropylene fibers is carried out between two shafts, one of which is heated and the other cold (RU 2072193, class D21H 27/08, op. 1997).

Однако при этом сохранение пористости сопровождается снижением механической прочности, особенно во влажном состоянии.However, the preservation of porosity is accompanied by a decrease in mechanical strength, especially in the wet state.

Известен способ изготовления фильтровального материала из смеси целлюлозных и синтетических волокон, в том числе термоплавких, который позволяет повысить механическую прочность, снизить сопротивление потоку воздуха и влагоемкость материала (RU 2209864, кл. D21F 11/14, оп. 2003).A known method of manufacturing a filter material from a mixture of cellulose and synthetic fibers, including hot-melt, which allows to increase mechanical strength, reduce resistance to air flow and moisture capacity of the material (RU 2209864, class D21F 11/14, op. 2003).

Термопрессование выполняют на специальном оборудовании - каландре или прессе - между двумя горячими поверхностями, одну из которых покрывают металлической сеткой. При этом термопрессование происходит в отдельных точках, расстояние между которыми меньше длины синтетических волокон.Thermal pressing is performed on special equipment - calender or press - between two hot surfaces, one of which is covered with a metal mesh. In this case, thermal pressing occurs at individual points, the distance between which is less than the length of the synthetic fibers.

Недостатком данного способа, так же как и перечисленных ранее способов, является именно применение горячего прессования (или каландрирования), при котором расплавленный полимер позволяет надежно скрепить волокна между собой и тем самым повысить механическую прочность. Однако под действием термического сжатия всегда происходит снижение пористости и придание жесткости материалу.The disadvantage of this method, as well as the methods listed above, is the use of hot pressing (or calendaring), in which the molten polymer allows you to reliably fasten the fibers together and thereby increase mechanical strength. However, under the action of thermal compression, a decrease in porosity and stiffening of the material always occur.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления фильтросорбирующего материала для средств индивидуальной защиты органов дыхания, включающий приготовление композиции из смеси целлюлозы сульфатной небеленой со степенью помола 28±2°ШР и целлюлозы мерсеризованной, наполненной активированным углем-катализатором марки КТ-1 и углем газовым марки СКТ-6А при их соотношении 3:1, дисперсностью менее 100 мкм, проклеенной полиамидаминэпихлоргидридной смолой, осаждаемой на волокнах сульфатом алюминия (RU 2281798, кл. А62В 23/02, оп. 20.08.2006).The closest analogue is a method of manufacturing filter sorbent material for personal respiratory protection, including the preparation of a composition from a mixture of cellulose sulfate unbleached with a grinding degree of 28 ± 2 ° SR and mercerized cellulose filled with activated carbon-catalyst grade CT-1 and gas coal grade SKT- 6A with a ratio of 3: 1, dispersion of less than 100 μm, glued with a polyamide amine dichloride hydride resin deposited on fibers with aluminum sulfate (RU 2281798, class A62B 23/02, op. 20.08.2006).

Слабой стороной данного способа является то, что полученный сорбирующий материал является недостаточно прочным и эластичным, что в практическом применении снижает срок эксплуатации готовых изделий - респираторов, защитных капюшонов и других дыхательных устройств.The weakness of this method is that the resulting sorbent material is not strong enough and elastic, which in practical use reduces the life of finished products - respirators, protective hoods and other respiratory devices.

Техническим результатом изобретения является получение эластичного, хорошо драпируемого фильтросорбирующего материала для СИЗОД с высокими механическими и адсорбционными свойствами при низком сопротивлении дыханию человека.The technical result of the invention is to obtain an elastic, well-draped filter sorbent material for RPD with high mechanical and adsorption properties with low resistance to human breathing.

Данный технический результат достигается тем, что в способе изготовления фильтросорбирующего материала из смеси небеленой сульфатной целлюлозы со степенью помола 28±2°ШР и целлюлозы сульфатной мерсеризованной, наполненной активированным углем-катализатором марки КТ-1 и углем газовым марки СКТ-6А при их соотношении 3:1, дисперсностью менее 100 мкм, проклеенной полиамидаминэпихлоргидридной смолой, осаждаемой на волокнах сульфатом алюминия, согласно изобретению в небеленую сульфатную целлюлозу со степенью помола 20±2°ШР вводят полипропиленовое волокно в количестве 5-10% от массы небеленой сульфатной целлюлозы и совместно размалывают до достижения степени помола 28±2°ШР. Термопластификацию фильтросорбирующего материала осуществляют при минимальном давлении - 0,1-0,2 кгс/см².This technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a filter sorbing material from a mixture of unbleached sulfate pulp with a grinding degree of 28 ± 2 ° SR and mercerized sulfate pulp filled with activated carbon-catalyst grade CT-1 and gas coal grade CT-6A at a ratio of 3 : 1, with a dispersion of less than 100 μm, glued with a polyamide amine epichlorohydride resin, deposited on fibers with aluminum sulfate, according to the invention, polypropylene is introduced into unbleached sulfate cellulose with a grinding degree of 20 ± 2 ° SR fiber in the amount of 5-10% by weight of unbleached sulfate cellulose and co-milled to achieve a degree of grinding of 28 ± 2 ° SR. Thermoplasticization of filtering material is carried out at a minimum pressure of 0.1-0.2 kgf / cm ² .

Добавление в композицию полипропиленовых волокон на стадии размола небеленой сульфатной целлюлозы очень важно, т.к. этим достигается хорошая фибрилляция полипропиленовых волокон (расщепление на более тонкие волоконца) и равномерное распределение их в угольно-целлюлозной массе. Совместный с целлюлозой размол от степени помола 20±2 до 28±2°ШР является оптимальным для введения полипропиленовых волокон.Adding polypropylene fibers to the composition at the stage of grinding unbleached sulfate pulp is very important, because this achieves good fibrillation of polypropylene fibers (splitting into thinner fibers) and their uniform distribution in the pulp. Co-milling with cellulose from a grinding degree of 20 ± 2 to 28 ± 2 ° SR is optimal for the introduction of polypropylene fibers.

При введении полипропиленовых волокон в ролл одновременно с небеленой сульфатной целлюлозой с самого начала размола (от степени помола 15-16°ШР) и совместном размоле до достижения степени помола 28±2°ШР значительно повышается плотность материала и соответственно сопротивление потоку воздуха, что недопустимо для СИЗОД.When polypropylene fibers are introduced into the roll simultaneously with unbleached sulfate cellulose from the very beginning of grinding (from a grinding degree of 15-16 ° C) and joint grinding to achieve a grinding degree of 28 ± 2 ° C, the material density and, accordingly, resistance to air flow increase significantly, which is unacceptable for SIZOD.

Введение полипропиленовых волокон в конце размола не позволяет волокнам равномерно распределиться в угольно-целлюлозной массе. При этом полипропиленовые волокна распределяются пучками, что приводит к налипанию полотна к горячей поверхности при термопластификации и в целом ухудшает качество фильтросорбирующего материала.The introduction of polypropylene fibers at the end of the grinding does not allow the fibers to be evenly distributed in the pulp. At the same time, polypropylene fibers are distributed in bundles, which leads to the adhesion of the web to a hot surface during thermoplasticization and generally degrades the quality of the filtering material.

Основная цель термопластификации при минимальном давлении (0,1-0,2 кгс/см²) - прогреть без давления сжатия полотно материала до 180-200°С, создавая тем самым условия для скрепления термоплавких волокон. Материалу придается эластичность, гибкость, хорошая драпируемость, что очень важно для изготовления дыхательных устройств различной конфигурации - маски, полумаски, капюшоны и т.д.The main goal of thermoplasticization at a minimum pressure (0.1-0.2 kgf / cm ² ) is to warm the material web up to 180-200 ° С without compression pressure, thereby creating conditions for bonding thermofusible fibers. The material is given elasticity, flexibility, good drapability, which is very important for the manufacture of respiratory devices of various configurations - masks, half masks, hoods, etc.

Фильтросорбирующий материал изготавливали известным в целлюлозно-бумажной промышленности способом из смеси небеленой сульфатной целлюлозы и мерсеризованной целлюлозы с введением в массу высокодисперсного смесового угля, связующего и сульфата алюминия для полного осаждения связующего.The filter sorbent material was made by a method known in the pulp and paper industry from a mixture of unbleached sulfate cellulose and mercerized cellulose with the introduction of finely divided mixed coal, a binder, and aluminum sulfate to completely precipitate the binder.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Сульфатную небеленую целлюлозу обрабатывают в ролле до достижения степени помола 20±2°ШР, добавляют в ролл 5-10% от массы небеленой сульфатной целлюлозы нить полипропиленовую по ТУ 6-06-18-89-87 с длиной резки 5-6 мм и продолжают совместный размол до 28±2°ШР.Sulphate unbleached pulp is treated in a roll until a grinding degree of 20 ± 2 ° SR is achieved, 5-10% of the mass of unbleached sulphate pulp is added to the roll polypropylene thread according to TU 6-06-18-89-87 with a cutting length of 5-6 mm and continue joint grinding up to 28 ± 2 ° ШР.

Другую часть сульфатной небеленой целлюлозы обрабатывают крепким раствором едкого натра (мерсеризация), промывают холодной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину.The other part of sulfate unbleached pulp is treated with a strong solution of sodium hydroxide (mercerization), washed with cold water until neutral with phenolphthalein.

Высокодисперсный смесовый активированный уголь (активированный уголь-катализатор марки КТ-1 и уголь газовый марки СКТ-6А при их соотношении 3:1) добавляли в мерсеризованную целлюлозу и тщательно перемешивали.Fine mixed activated carbon (activated carbon-catalyst grade CT-1 and gas coal grade SKT-6A at a ratio of 3: 1) was added to mercerized cellulose and thoroughly mixed.

Затем целлюлозы смешивали и полученную угольно-целлюлозную композицию проклеивали связующим - полиамидаминэпихлоргидридной смолой с последующим добавлением сульфата алюминия.Then the cellulose was mixed and the resulting coal-cellulose composition was glued with a binder, a polyamide amine epichlorohydride resin, followed by the addition of aluminum sulfate.

Из полученной угольно-целлюлозной композиции получают образцы фильтросорбирующего материала, которые после отлива, слабой запрессовки и сушки при температуре 80-95°С подвергают термопластификации на гладком горячем цилиндре с электрообогревом при температуре 180-200°С и минимальном давлении прижима - 0,1-0,2 кгс/см².Samples of filter sorbing material are obtained from the obtained coal-cellulose composition, which, after ebb, weak pressing and drying at a temperature of 80-95 ° С, are thermoplasticized on a smooth hot cylinder with electric heating at a temperature of 180-200 ° С and a minimum pressure of 0.1- 0.2 kgf / cm ² .

Часть образцов после сушки при температуре 80-95°С подвергают термопрессованию в горячем плитном прессе при температуре 190-200°С /Способ по пат. RU 2209864/. Между нижней горячей плитой и образцом располагали металлическую сетку №12.Some of the samples after drying at a temperature of 80-95 ° C are subjected to thermal pressing in a hot plate press at a temperature of 190-200 ° C / Method according to US Pat. RU 2209864 /. Between the bottom hot plate and the sample was placed a metal mesh No. 12.

Для сравнительной характеристики в таблице приведены результаты испытаний образцов фильтросорбирующего материала, изготовленных по предлагаемому способу, а также образцов, подвергнутых термопрессованию в горячем плитном прессе по пат. RU 2209864, и материала-прототипа без использования полипропиленовых волокон по RU 2281798).For comparative characteristics, the table shows the test results of samples of filter sorbent material made by the proposed method, as well as samples subjected to heat pressing in a hot plate press according to US Pat. RU 2209864, and the prototype material without the use of polypropylene fibers according to RU 2281798).

Полученные результаты испытаний показывают, что фильтросорбирующий материал, изготовленный по предлагаемому способу, имеет в 1,2 раза больше разрушающее усилие при растяжении, а жесткость в 1,7 раза меньше, чем у материала-прототипа. При этом оба материала по результатам оценки модельных пакетов показали равное время защитного действия по парам аммиака, водорода хлористого и хлора при скорости дыхания 0,035-0,40 л/мин·см².The test results show that the filter sorbent material manufactured by the proposed method has a 1.2 times greater tensile tensile strength and 1.7 times less rigidity than the prototype material. At the same time, both materials, according to the results of the evaluation of model packages, showed an equal time of protective action for vapors of ammonia, hydrogen chloride and chlorine at a breathing rate of 0.035-0.40 l / min · cm ² .

Это подтверждает, что полипропиленовое волокно при термопластификации материала при минимальном давлении - 0,1-0,2 кгс/см² не влияет на защитные адсорбционные свойства готового фильтросорбирующего материала, а существенно повышает его разрушающее усилие и снижает жесткость.This confirms that polypropylene fiber during thermoplasticization of the material at a minimum pressure of 0.1-0.2 kgf / cm ² does not affect the protective adsorption properties of the finished filter sorbent material, but significantly increases its destructive force and reduces stiffness.

В случае запрессовки фильтросорбирующего материала по способу пат. RU 2209864 - давлении до 50 кгс/см² полипропиленовое волокно значительно повышает сопротивление потоку воздуха, ухудшает прочностные свойства, а время защитного действия материала по парам аммиака, хлора и хлористого водорода снижается вследствие уплотнения пористой структуры.In the case of pressing filtering material according to the method of US Pat. RU 2209864 - with a pressure of up to 50 kgf / cm ² polypropylene fiber significantly increases resistance to air flow, worsens strength properties, and the time of the protective action of the material in pairs of ammonia, chlorine and hydrogen chloride is reduced due to the compaction of the porous structure.

Таким образом, фильтросорбирующий материал, изготовленный по предлагаемому способу, в сравнении с прототипом обладает повышенными эксплуатационными свойствами - прочностью и эластичностью при сохранении высоких адсорбционных свойств при низком сопротивлении дыханию человека.Thus, the filtering material manufactured by the proposed method, in comparison with the prototype, has improved operational properties - strength and elasticity while maintaining high adsorption properties with low resistance to human breathing.

ТаблицаTable № п/пNo. p / p ПоказателиIndicators Фильтросорбирующий материал, изготовленный по способуFiltering material made according to the method Пат. RU 2209864Pat. RU 2209864 Прототип Заявка №2004131329/15 (034051)Prototype Application No. 2004131329/15 (034051) предлагаемому (варианты)proposed (options) 1one 22 33 4four 55 66 1one Технологические параметрыTechnological parameters                 Содержание полипропиленовых волокон, % (сверх 100%)The content of polypropylene fibers,% (in excess of 100%) 55 -- 2,52,5 55 77 1010 77 15fifteen 22 Степень помола угольно-целлюлозной массы, ° ШРThe degree of grinding of pulp, ° SH                   - при загрузке полипропиленового волокна- when loading polypropylene fiber 20twenty -- 20twenty 20twenty 20twenty 20twenty 15fifteen 20twenty   - при окончании размола- at the end of grinding 2828 2828 2828 2828 2828 2828 30thirty 2828 33 Давление прижима при термопластификации, кгс/см² Clamp pressure during thermoplasticization, kgf / cm ² 50fifty -- 0,1-0,20.1-0.2 0,1-0,20.1-0.2 0,1-0,20.1-0.2 0,1-0,20.1-0.2 0,60.6 0,1-0,20.1-0.2 4four Характеристика материаловCharacteristics of materials 130130 130130 130130 130130 130130 132132 133133 133133 Масса материала площадью 1 м²,гThe mass of the material with an area of 1 m ² , g 55 Толщина, ммThickness mm 0,440.44 0,470.47 0,480.48 0,540.54 0,580.58 0,600.60 0,430.43 0,650.65 66 Сопротивление потоку воздуха, ПаResistance to air flow, Pa 10,010.0 3,4-3,93.4-3.9 4,04.0 3,03.0 4,04.0 5,05,0 14,014.0 8,08.0 77 Разрушающее усилие при растяжении в машинном направлении, НThe ultimate tensile force in the machine direction, N 8,08.0 8,58.5 7,07.0 9,29.2 9,59.5 10,210,2 9,59.5 15,015.0 88 Влагопрочность, %Moisture resistance,% 3333 30thirty 30thirty 3232 3232 3333 3737 4040 99 Жесткость, условные единицыRigidity, conventional units 1010 14fourteen 1212 88 88 88 18eighteen 1212 1010 Время защитного действия по парам (ВЗД), минThe time of protective action in pairs (VZD), min                 - аммиака (с, -0,13-0,18 мг/л скорость дыхания 0,035 л/мин·см²)- ammonia (s, -0.13-0.18 mg / l breathing rate 0.035 l / min · cm ² ) 1919 более 120more than 120 более 120more than 120 более 120more than 120 более 120more than 120 более 120more than 120 6060 6060   - водорода хлористого (с, 0,015-0,020 мг/л- hydrogen chloride (s, 0.015-0.020 mg / l                 скорость дыхания 0,04 л/мин·см²)breathing rate 0.04 l / min · cm ² ) 2222 6868 6666 6868 6868 6868 2121 20twenty   - хлора (с, 0,34-0,38 мг/л- chlorine (s, 0.34-0.38 mg / l                 скорость дыхания 0,04 л/мин·см²)breathing rate 0.04 l / min · cm ² ) 1616 3737 30thirty 3737 3737 3737 15fifteen 1717 Примечание. В таблице приведены данные по времени защитного действия (ВЗД) модельных пакетов материалов, состоящих из следующих слоев:Note. The table shows the data on the time of the protective action (VZD) of model packages of materials consisting of the following layers: - покровный слой - бязь, арт.142 по ГОСТ 29298-92- a covering layer - coarse calico, art.142 in accordance with GOST 29298-92 - фильтрующий материал - ФПП 15-1,5 по ТУ 6-16-28-13-84- filtering material - FPP 15-1.5 according to TU 6-16-28-13-84 - сорбционный слой - 2 слоя фильтросорбирующего материала- sorption layer - 2 layers of filtering material - гигиенический слой - марля по ГОСТ 11109-90.- a hygienic layer - gauze in accordance with GOST 11109-90.

Claims (2)

1. Способ изготовления фильтросорбирующего материала из смеси небеленой сульфатной целлюлозы со степенью помола 28±2°ШР и целлюлозы сульфатной мерсеризованной, наполненной активированным углем-катализатором марки КТ-1 и углем газовым марки СКТ-6А при их соотношении 3:1, дисперсностью менее 100 мкм, проклеенной полиамидаминэпихлоргидридной смолой, осаждаемой на волокнах сульфатом алюминия, отличающийся тем, что в небеленую сульфатную целлюлозу со степенью помола 20±2°ШР вводят полипропиленовое волокно в количестве 5-10% от массы небеленой сульфатной целлюлозы и совместно размалывают до достижения степени помола 28±2°ШР.1. A method of manufacturing a filter sorbing material from a mixture of unbleached sulfate cellulose with a grinding degree of 28 ± 2 ° SR and mercerized sulfate pulp filled with activated carbon-catalyst grade KT-1 and gas coal grade SKT-6A with a ratio of 3: 1, dispersion less than 100 μm, glued with a polyamidamine epichlorohydride resin deposited on fibers with aluminum sulfate, characterized in that polypropylene fiber is introduced in an amount of 5-10% by weight of unbleached sul to an unbleached sulfate cellulose with a grinding degree of 20 ± 2 ° SR pulp and pulverized together to achieve a degree of grinding of 28 ± 2 ° SR. 2. Способ изготовления фильтросорбирующего материала по п.1, отличающийся тем, что термопластификацию материала осуществляют при минимальном давлении 0,1-0,2 кгс/см².2. A method of manufacturing a filtering material according to claim 1, characterized in that the thermoplasticization of the material is carried out at a minimum pressure of 0.1-0.2 kgf / cm ² .