Воздухопроницаемый барьерный материал и способ его изготовления

 

Сущность изобретения: барьерный материал выполнен из пористой подложки, содержащей в порах частицы модифицирующего агента, причем частицы модифицирующего агента содержатся селективно в порах большего размера, являющихся транспортными порами. Модифицирующий агент состоит из частиц со средним размером, меньшим 1/3 максимального размера пор подложки. В способе изготовления этого материала, включающем поддержание заданного перепада давления на подложку, создание посредством этого перепада давления потока воздуха через подложку и обработку пористой подложки со стороны с более высоким давлением суспензией, или дисперсией, или аэрозолью модифицирующего агента, обработку пористой подложки осуществляют при скорости потока не более 0.35 дм³/мин·см² . Для удержания частиц модифицирующего агента в пористой подложке используют адгезивное вещество. 2 с.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к барьерным изделям, которые обычно включают в себя барьерные или преграждающие тканые материалы, и к способу изготовления таких барьерных изделий.

Существует много различных областей практического использования материалов, которые выступают в качестве преграды или барьера для прохождения присутствующих в воздухе микроорганизмов или мельчайших частиц дисперсии, но в то же время они остаются проницаемыми для воздуха. Медицинские и хирургические инструменты обычно поставляются в стерильном состоянии в индивидуально упакованные в отдельные упаковки, частично изготовленные из пористого материала, например из бумаги, полимерной ткани и прочих нетканых материалов. Подобные пористые материалы должны обязательно свободно пропускать газы и пары, чтобы можно было проводить стерилизацию упакованного изделия паром или газом, например оксидом этилена. Более того, воздухопроницаемость подобных материалов является важным фактором для дальнейшего допущения использования вакуума в процессе стерилизации, чтобы облегчить и упростить процесс упаковки и чтобы ограничить находящийся вокруг упакованного изделия объем воздуха. Несмотря на эту воздухопроницаемость описываемый материал должен действовать в качестве эффективной преграды (барьера) на пути прохождения микроорганизмов, чтобы упакованное в этот материал изделие осталось стерильным.

Известны воздухопроницаемые барьерные материалы, которые широко используются в медицинских учреждениях, например хирургические салфетки, оберточные материалы, чистая комнатная одежда и лицевые маски. Еще одним примером барьерных средств являются фильтрующие устройства, например высокоэффективные сухие фильтры для очистки воздуха, которые широко используются в фармацевтической, медицинской, электронной и энергетической промышленности для гарантирования поддержания чистой окружающей среды.

Известен воздухопроницаемый барьерный материал, выполненный из пористой подложки, содержащий в порах частицы модифицирующего агента. Способ изготовления материала включает поддержание заданного перепада давления на подложку и создание посредством этого перепада давления потока воздуха через подложку, обработку пористой подложки со стороны с более высоким давлением суспензией, или дисперсией, или аэрозолью модифицирующего агента.

Однако этот материал обладает недостаточной воздухопроницаемостью.

Целью изобретения является создание барьерных материалов, которые обладают высокой эффективностью для воспрепятствования прохождения микроорганизмов или присутствующих в воздухе дисперсий в виде мельчайших частиц без ухудшения воздухопроницаемости и которые характеризуются простотой и дешевизной их изготовления.

Для этого воздухопроницаемый барьерный материал, содержит пористый материал с порами в каком-то размерном диапазоне, в пределах которого модифицирующий поры агент селективно вводится в поры в верхнем пределе этого размерного диапазона, причем упомянутые поры составляют лишь незначительную часть от общего количества пор, модифицирующий поры агент образует в пределах этих пор зоны высокой площади поверхности так, чтобы обязательно ограничить прохождение через эти поры присутствующих в воздухе частиц. В данном случае модифицирующий агент можно вводить так, чтобы он оказывал незначительное или вообще не оказывал никакого влияния на проницаемость пористого материала, поскольку введение этого агента осуществляется без какого-либо значительного уменьшения размеров пор и/или поскольку воздухрпроницаемость этого материала обеспечивается меньшими по размеру порами, в которых практически нет модифицирующего агента.

Является предочтительным, чтобы модифицирующий поры агент был представлен по меньшей мере одним по существу одинаковым размерным диапазоном частиц.

Используемый здесь термин "пора" относится к любому каналу или проходу, который простирается от одной основной поверхности материала к противоположной его поверхности. Под присутствующими в воздухе частицами, против которых и используется барьерный материал, понимаются прежде всего микроорганизмы.

Способ усиления задерживающей способности воздухопроницаемого материала, имеющего какой-то диапазон размера пор, включает образование перепада давления через материал и обработку стороны материала с более высоким давлением суспензией, дисперсией или аэрозолью модифицирующего поры агента при условиях, чтобы этот модифицирующий поры агент селективно вводился в поры в верхнем пределе размерного диапазона (поры этого размера составляют лишь незначительную часть от общего их количества) для образования зон высокой площади поверхности внутри этих пор с конечной целью ограничения прохождения через эти поры присутствующих в воздухе частиц. Является предпочтительным, чтобы модифицирующий поры агент был представлен по меньшей мере одним по существу одинаковым размерным диапазоном частиц.

Используемый термин "размер пор" имеет свое обычное значение, т.е. для какой-то конкретной поры он представляет минимальный размер поперечного сечения на протяжении всей длины поры. Размер пор можно определять любым обычным образом.

Барьерный материал представлен материалом, структура которого имеет какой-то неопеределенный диапазон размеров пор, например структура, которая образуется в процессе изготовления бумаги из дисперсии целлюлозных волокон методом ламинирования в жидком состоянии. Во многих подобных материалах поры имеют различные размеры, что определяется главным образом их логарифмически нормальным распределением, которое характеризуется наличием лишь небольшой части пор (из общего количества), имеющих значительно больший размер по сравнению со всеми остальными. Именно эти большие по размеру поры, которые часто называют "транспортными порами", являются критическими в определении барьерной характеристики, поскольку именно эти поры допускают прохождение присутствующих в воздухе микроорганизмов или загрязняющих частиц. В данном барьерном материале большие по размеру поры модифицируются за счет введения модифицирующего поры агента с таким расчетом, чтобы он обеспечивал образование зон высокой площади поверхности внутри больших по размеру пор, что значительно усиливает их способность преграждать прохождение присутствующих в воздухе микроорганизмов и загрязняющих частиц. Однако следует иметь в виду, что в порах меньшего размера вообще может не находиться модифицирующего поры агента или он может находиться в небольших количествах. В этом случае материал остается воздухопроницаемым. Избирательное введение модифицирующего поры агента в большие по размеру поры вообще может не оказывать никакого влияния на материал в макроскопическом плане.

В барьерном материале модифицирующий поры агент обычно имеет размер, намного меньший максимального размера поры необработанного материала, этот максимальный размер поры может оставаться по существу неизменным по сравнению с необработанным материалом, после обработки материала модифицирующим поры агентом или если максимальный размер пор уменьшается, он все равно может оказаться большим по сравнению с размером микроорганизмов или загрязняющих частиц, для задержания и удаления которых и предназначен этот барьерный материал. Следовательно, эффективность барьерного материала не зависит от простого "просеивания" микроорганизмов или частиц, что является результатом засорения пор или уменьшения их размера и непосредственно связано с увеличением площади поверхности, которую образует внутри пор модифицирующий поры агент.

Желательно, чтобы используемые в настоящем изобретении модифицирующие поры агенты удовлетворяли ряду требований. В частности, они должны обладать способностью целенаправленно попадать в поры в верхнем пределе размерного диапазона. Это требование может быть удовлетворено за счет использования модифицирующих поры агентов в основном одинакового размера. Под одинаковым размером подразумевается, что, как правило, 90% всей массы модифицирующих поры агентов находятся в пределах трехкратного размерного диапазона частиц. Подобное единообразие размера (кокнетный размер может выбираться в зависимости от обрабатываемого материала) исключает вероятность попадания в материал большого количества крупных частиц модифицирующего агента, которые могут заблокировать большие по размеру поры. Является желательным, чтобы модифицирующий поры агент имел средний размер, который был бы на одну треть (более предпочтительно не менее одной пятой) меньше максимального размера пор обрабатываемого материала. Однако можно использовать модифицирующие поры агенты двух или более различных, но по существу одинаковых размерных диапазонов, если это обусловлено требованиями или условиями каких-то специфических областей применения барьерного материала.

Количество вводимого в материал модифицирующего поры агента незначительно по сравнению с первоначальным его весом (например, ≅ 1% соотношения массы, максимально возможно 10%, например, для легкого материала), однако тем не менее модификация больших по размеру пор небольшим количеством модифицирующего агента обеспечивает довольно значительное повышение эффективности барьерных свойств материала.

Является предпочтительным, чтобы модифицирующий поры агент был предоставлен частицей жидкости или твердого вещества размером менее 50 мкм, а еще лучше менее 6 мкм. Фактически используемый размер частицы зависит от типа барьерного материала, который предcтоит обработать. Следовательно, для фильтрующей среды может оказаться предпочтительным размерный диапазон частиц в 1-2 мкм, а для барьерного материала, который предназначается для использования в качестве материала упаковки стерильных инструментов, можно использовать иной размерный диапазон.

Модифицирующие поры агенты можно выбрать из широкого ассортимента исходных материалов, например из таких неорганических материалов, как мел, глина или стекло, из органических материалов, например алкилкетонового димера, из биологических материалов, например целлюлозы. Можно также использовать смеси из двух и более упомянутых материалов.

Предпочтительный способ изготовления барьерного материала предусматривает обработку одной стороны пористого материала, на которой необходимо усилить барьерные свойства, модифицирующим поры агентом или предшественником, из которого образуется модифицирующий поры агент, заставляя этот модифицирующий поры агент или его предшественник входить в материал и избирательно проникать в те поры материала, которые находятся в верхнем пределе размерного диапазона пор.

Предпочтительно, чтобы модифицирующий поры агент использовался в виде суспензии или дисперсии, например в воздухе, в которой модифицирующий поры агент находится в дисперсной фазе. Более предпочтительным является использование модифицирующего поры агента в виде аэрозоли, размер частиц которой колеблется от 0,5 до 10 мкм. Модифицирующий поры агент принудительно входит в материал за счет образования перепада давления через материал в форме либо повышенного давления на той стороне материала, на которую наносится модифицирующий поры агент, либо пониженного давления на той стороне материала, которая противоположна стороне материала, на которую нанесен модифицирующий поры агент. Реализация этого способа основывается на том факте, что поток суспензии, дисперсии или аэрозоли через поры предназначенного для обработки материала, пропорционален r⁴, где r - радиус поры. Следовательно, через поры с большим поперечным сечением проходит значительно больший поток, чем через поры меньшего поперечного сечения. Разность этого потока гарантирует, что по существу весь модифицирующий поры агент направляется в большие по размеру поры, где происходит его скапливание. Способ по настоящему изобретению можно осуществлять на постоянно перемещающейся ткани материала, поперек которой прикладывается перепад давления.

Важным фактором в процессе обработки материала является инерционные состояния процесса модификации пор. Использование высокой инерции этого процесса приводит к простому удерживанию модифицирующего поры агента на поверхности обрабатываемого материала, поскольку в этой ситуации агент просто не может проникнуть вглубь пор. В случае использования более низкой инерции гарантируется достижение всех преимуществ настоящего изобретения. Однако следует иметь ввиду, что приобретаемые в процессе обработки фактические свойства барьерного материала зависят от инерционных состояний, которые оказывают определенное влияние на модифицирующий поры агент.

Продолжительность обработки материала с целью повышения его барьерных свойств зависит от таких, например, факторов, как перепад давления через материал, концентрация модифицирующего поры агента в суспензии, дисперсии или аэрозоли и степень требуемого уровня повышения указанных свойств. Довольно значительное повышение эффективности функционирования барьерных свойств достигается в течение относительно коротких промежутков обработки материала при использовании лишь небольших количеств модифицирующего поры агента.

Более предпочтительным является использование модифицирующего поры агента в виде аэрозоли. Подобную аэрозоль можно образовать путем воздушного диспергирования твердого модифицирующего поры агента или аэролизации жидкой суспензии модифицирующего поры агента. С другой стороны, существует возможность использовать аэрозоль, образованную из жидкости или раствора, на основе которых изготавливается модифицирующий поры агент. Для облегчения и ускорения процесса образования аэрозоли можно использовать поверхностно-активный агент.

Рекомендуется совместно с модифицирующим поры агентом использовать какое-то адгезионное вещество, чтобы повысить эффективность удерживания этого агента в порах. Адгезионное вещество, например латекс, можно вводить в суспензию, дисперсию или аэрозоль; любое из этих веществ затем используется для обработки материала. Обрабатываемый материал может уже включать в себя адгезионное вещество, чье практическое действие можно инициировать с помощью физического или химического процесса после того, как материал обрабатывается модифицирующим поры агентом. В качестве адгезивного вещества можно использовать соединение, которое активируется в результате воздействия тепла.

С помощью данного способа можно обрабатывать широкое разнообразие воздухопроницаемых материалов, предназначенных для самых различных областей практического применения. Возможно, что эти материалы получены по технологии "мокрого" ламинарного формования, однако это не имеет значения. Рекомендуется, чтобы воздухопроницаемый материал был представлен тканым или нетканым материалом, например бумагой, текстильным полотном, картоном или пленочным материалом. Материал может содержать волокна, которые можно выбрать из группы, включающей целлюлозные волокна, синтетические волокна, стеклянные волокна, минеральные волокна и керамические волокна. Можно также использовать смеси этих волокон.

В качестве специфического примера можно сослаться на пористые тканые материала, например целлюлозная бумага, полимерные нетканые материалы и некоторые другие нетканые материалы. Эти материалы с широким разноорбразием их удельного веса можно обрабатывать по настоящему изобретению с целью последующего их использования в качестве упаковочного материала и для медицинских и хирургических инструментов. Нетканый материал можно обрабатывать так, чтобы впоcледcтвии иcпользовать его в качеcтве хирургичеcких простыней или салфеток, оберточного материала, тканей для поддержания чистоты с помещении и в качестве лицевых масок для медицинских целей. Более того, в результате обработки по предлагаемому способу соответствующих материалов получают высокоэффективные сухие фильтры для воздуха, так называемые "глубинные" (depth) фильтры и некоторые другие фильтрующие средства и устройства.

Таким образом, данный способ можно использовать для изготовления эффективного барьерного материала либо из уже имеющихcя субстратов (оснований), либо из изготовленных по спецзаказу материалов, которые характеризуются ссылкой на пористую композицию и на свойства, непосредственно связанные с размерами пор этих материалов.

На фиг. 1 показана пкривая типичного распределения размеров пор в материале, полученным по способу "мокрого" ламинарного формования; на фиг. 2 - вариант выполнения устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 3 - кривые зависимости воздухопроницаемости от степени обработки при низкой, средней и высокой инерции; на фиг. 4 - кривая зависимости размера пор от степени обработки при низкой, средней и высокой инерции; на фиг. 5-7 - пора материала, который уже был обработан модифицирующим поры агентом при низкой, средней и высокой инерции соответственно; на фиг. 8 - размерные распределения частиц для глины и мела, которые используются в качестве модифицирующего поры агента в описываемых примерах; на фиг. 9-14 графики, демонстрирующие результаты описываемых ниже примеров.

На фиг. 1 показана форма кривой типичного логарифмически нормального распределения размеров пор в материале "мокрого" ламинарного формования, содержащего произвольно ориентированные волокна. С помощью способа можно модифицировать все поры, размер которых находится вправо от показанной на этом графике линии А-А. Точное расположение линии А-А зависит от многих факторов, в том числе от продолжительности обработки материала, скоростей потока через материал и размера и концентрации модифицирующего поры агента в аэрозоли. Например, при увеличении продолжительности обработки при каком-то конкретном множестве условий обработки линия А-А перемещается дальше влево на показанном на фиг. 1 графике.

Устройство (фиг. 2) содержит камеру 1 обработки, в которой размещается предназначенный для обработки материал 2. Система 3 регулирования скорости потока устанавливает нужный перепад давления через материал 2, а распылитель 4 Хадсона, который взаимодействует с линией 5 подачи воздуха, располагается под камерой 1 обработки материала и вне ее. В процессе практического использования этого устройства в распылителе 4 образуется аэрозоль модифицирующего поры агента, которая затем продувается через материал с помощью вакуума. Модифицирующий поры агент избирательно вводится в большие по размеру поры материала, что повышает эффективность барьерных или задерживающих свойств материала. Установлено, что инерционные состояния модифицирующего поры агента оказывают большие влияния на свойства, приобретаемые обработанным материалом.

На фиг. 3 показаны идеализированные кривые, основанные на фактических результатах, зависимости воздухопроницаемости какого-то конкретного материала от степени обработки при высокой инерции (А), при средней инерции (В) и при низкой инерции (С).

На фиг. 4 показана идеализированная кривая зависимости максимального размера пор от степени обработки при высокой инерции (кривая D), средней инерции (кривая Е) и при низкой инерции (кривая F, которая показана на графике вместе с кривой D).

Инерция модифицирующего поры агента непосредственным образом зависит от массы и скорости потока частиц и косвенным образом связана с размером пор обрабатываемого материала.

Все варианты изобретения предусматривают использование низкой степени обработки и именно поэтому в материал вводится лишь небольшое количество модифицирующего поры агента. Для низкоинерционной обработки характерно почти полное отсутствие изменения в сторону уменьшения максимального размера пор с одновременным повышением степени обработки (кривая F), однако при этом происходит уменьшение воздухопроницаемости (кривая С). При среднеинерционной обработке имеет место уменьшение максимального размера пор (кривая В), а уменьшение воздухопроницаемости (кривая Е) будет значительно большим, чем при низкоинерционной обработке. При высокоинерционной обработке по существу не происходит никакого уменьшения воздухопроницаемоcти (кривая А) и никакого уменьшения размера пор (кривая D). Все это связано с использованием лишь небольшого количества модифицирующего поры агента. В случае использования больших количеств модифицирующего поры агента, в частности в условиях высокой инерции, этот агент пропитываетcя на и в верхнюю поверхность с конечным образованием покрытия или слоя пылеобразного вещества, в результате чего размер пор и воздухопроницаемость уменьшаются. Это происходит по той причине, что после введения модифицирующего поры агента размер пор определяется размером отверстий пор, что во многом зависит от сущности образованного покрытия или слоя пыли. В данном случае имеет место закупоривание пор на поверхности.

На фиг. 5-7 показан путь, с помощью которого осуществляется отложение модифицирующего поры агента в или на материале, который обрабатывается с использованием низкой, средней и высокой инерции для модифицирующего поры агента соответственно. На фиг. 5-7 показаны материал 6, транспортная пора 7, модифицирующий поры агент 8. Как правило, пора 7 состоит из одной или более камер 9 и одного или более "суждений" 10, наименьшее из которых представляет собой минимальное поперечное сечение поры, которое и определяет размер поры.

В показанном на фиг. 5 случае использования низкой инерции модифицирующие поры агент, который течет по направлению к материалу 6 в соответствии со стрелкой Х, точно следует направлению потока и входит в камеру 9 поры 7, где он удерживается в результате захвата броуновским движением. Следовательно, практически весь модифицирующий поры агент располагается в камере 9, где он способствует увеличению площади поверхности. Поскольку практически ни один из модифицирующих поры агентов не располагается в точке сужения 10, то и не происходит никакого уменьшения в измеренном размере пор самого материала. однако в данном случае имеет место незначительное уменьшение воздухопроницаемости обработанного материала, что обуславливается присутствием в камере 9 модифицирующего поры агента.

В случае обработки материала в условиях средней инерции (см. фиг. 6) количество движения модифицирующего поры агента будет слишком большим для захвата броуновского движения в камере 9. И тем не менее, частицы покидают поток в результате ударения о стенки пор в зоне сужения и непосредственно в самом сужении 10. Образуемые в сужении 10 отложения уменьшают измеренный размер пор, а уменьшение воздлухопроницаемости будет большим, чем в случае обработки материала в условиях низкой инерции только по той причине, что модифицирующий поры агент уменьшает минимальный поперечный разрез пор.

В случае обработки материала в условиях высокой инерции модифицирующий поры агент просто не способен следовать за потоком, попадать в пору 7 и ударяться о поверхность материала с конечным образованием на поверхности покрытия или пылеобразного слоя. В случае обработки материала слишком незначительными количествами модифицирующего поры агента, которые не могут вызвать образования покрытия на большой площади, но вызывают закупорку входов в поры в достаточной для уменьшения размера поры степени, не наблюдается никакого уменьшения размера пор и воздухопроницаемости. Интенсивные уровни обработки материала в условиях высокой инерции приводят к образованию слоя модифицирующего поры агента на и в верхней поверхности материала, что имеет своим конечным результатом уменьшение отверстий пор, а следовательно, и уменьшение воздухопроницаемости.

На фиг. 5 и 6 показаны материалы, поры которых модифицированы в результате обработки соответствующим агентом, а сами материалы имеют улучшенные барьерные характеристики из-за наличия в их порах зон высокой площади поверхности. Следовательно, обработка материала в условиях высокой инерции связана с образованием закупорки поверхности, чего необходимо избегать любыми способами.

Улучшение барьерной характеристики материалов связано главным образом с увеличением площади поверхности внутри пор, что является основной и главной функцией модифицирующего поры агента и имеет многократный эффект. Во-первых, любой микроорганизм или какая-либо иная частица, которая входит в пору, может точно следовать потоку проходящего через пору воздуха. Более того, силы диффузии и удара заставляют микроорганизмы покидать поток воздуха и обеспечивают их захват отложенным здесь модифицирующим поры агентом. Во-вторых, наличие модифицирующего поры агента может образовать препятствие для свободного прохождения потока воздуха через пору, размер которой сокращается именно из-за наличия агента. Следовательно, в данном случае существует меньшая вероятность попадания частиц в поры.

Описываемые ниже примеры выполнены с использованием показанного на фиг. 2 устройства и при следующих рабочих условиях: Подаваемое в распылитель давление 20 фунтов на кв.дюйм (1,406 кг/см²) Концентрация модифи- цирующего поры агента в аэрозоли 3 мг/дм³ Размер образца мате- риала 78,5 см² П р и м е р 1. Образец бумаги с низкой воздухопроницаемостью (примерно 100 Bendtsen) обрабатывают аэрозолью, образованной в распылителе 4 из супензии глины в воде, причем суспензия имеет следующий состав: Глина 50% отношения веса к объему Латексный клей 10% отношения веса к объему Калгон (диспер- гатор) 0,5% отношения веса к объему Вода Остальная часть до 100% Глина имеет по существу равномерное распределение размера частиц, которое схематически показано на фиг. 8.

Способ осуществляют в течение различных продолжительностей обработки для каждой из нескольких различных скоростей потока через материал, используя при этом различные образцы материала, отрезаемого от одного куска, чтобы обеспечить различные интенсивности обработки материала.

На фиг. 9 и 10 показаны результаты в виде графиков зависимости максимального размера пор от степени обработки и воздухопроницаемости (Bendtsen) от степени обработки. На фиг. 9 показана ситуация уменьшения максимального размера пор для промежуточных скороcтей потока (7,8x10^-2 и 3,5х10^-1 дм³ мин^-1см^-2), максимальный размер пор поддерживаетcя при низкой (1,7х10^-2 дм³ мин^-1см^-2) и высокой (7х10^-1 дм³мин^-1см^-2) скоростях потока. Разброс результатов при высокой инерции является следствием произвольного изменения размера пор, что обусловлено недостаточным количеством используемого в данном случае модифицирующего поры агента для образования раномерного покрытия. На фиг. 10 показано уменьшение воздухопроницаемости при низких и промежуточных скоростях потока и по существу постоянная воздухопроницаемость при высокой скорости потока (см. фиг. 3 и 4).

П р и м е р 2. Этот пример практически идентичен примеру 1, однако здесь используют бумагу с плотностью 60 г/м² и высокой воздухопроницаемостью (примерно 6500 Bendtsen). Полученные результаты показаны на фиг. 11 и 12, где показаны также и скорости потока, которые использовали в этом примере. В данном случае четко прослеживается зависимость воздухопроницаемости и максимального размера пор от различных факторов.

П р и м е р 3. Каждый образец третьего рулона бумаги с плотностью 60 г/м² и со средней воздухопроницаемостью (примерно 350 Bendtsen) обрабатывают аэрозолью, содержащей в качестве модифицирующего поры агента глину, при скорости потока через материал в 1,7х10^-2 дм³ ˙ мин^-1˙ см^-2 в течение различной продолжительности обработки, чтобы получить образцы с различной степенью обработки, а следовательно, и с различной воздухопроницаемостью. Отдельные (чистые) образцы материала обрабатывают также в течение различных периодов времени при скорости потока в 7,8х10^-2 дм³ ˙ мин^-1 ˙ см^-2.

Обработанные таким образом образцы материала затем подвергают воздействию присутствующих в воздухе микроорганизмов при одинаковых условиях и скорости потока в 6,5х10^-3 дм³ ˙ мин^-1 ˙ см^-2, после чего точно определяют проникновение этих микроорганизмов через материал в процентах. Полученные результаты графически представдены на фиг. 13, где показаны кривые зависимости проникновения микроорганизмов от воздухопроницаемости материала в процентах (Bendtsen), оба упомянутых параметра вычерчены в логарифмическом масштабе). На фиг. 13 точки Х относятся к образцам материала, которые обработаны модифицирующим поры агентом при скорости потока в 7,8 ˙ 10^-2 дм³х мин^-1 ˙ см^-2 (кривая G), а точки О относятся к образцам, обработанным при скорости потока в 1,7х10^-2 дм³ ˙ мин^-1 ˙ см^-2 (кривая Н).

Объяснение форм этих двух кривых следует искать в точке расположения зоны высокой площади поверхности, которая образуется в результате осаждения и отложения модифицирующего поры агента внутри транспортных пор. Вполне возможно, что в условиях низкой инерции (кривая Н) процент проникновения агента резко падает при незначительном уменьшении воздухопроницаемости. Таким образом, за счет образования зоны высокой площади поверхности внутри камер пор усиливаются барьерные свойства материала без какого-либо уменьшения размера пор. С другой стороны, в условиях средней инерции (кривая С) возможно резкое уменьшение процента проникновения модифицирующего поры агента вместе со значительно большим уменьшением воздухопроницаемости по сравнению с условиями низкой инерции. За счет образования зоны высокой площади поверхности в местах сужения пор происходит усиление барьерных свойств материала. В этих условиях помимо усиления барьерных свойств образование зоны высокой площади поверхности неизбежно приводит к уменьшению размера пор, что вызывает или обуславливает уменьшение воздухопроницаемости. Изменение размера пор в условиях средней инерции становится очевидным из некоторого уменьшения максимального размера пор (указанные в прямоугольниках фиг. 13 значения максимального размера пор).

П р и м е р 4. Четвертый образец бумаги с плотностью 60 г/см² и низкой воздухопроницаемостью обрабатывают аэрозолью, образуемой в распылителе 4 из суспензии мела в воде, при этом образованная суспензия имеет следующий состав: Мел 50% отношения веса к
объему Латексный клей 10% отношения веса
к объему Калгон (диспер- гатор) 0,5% отношения веса
к объему Вода Остальная часть
до 100%. Мел имеет по существу равномерное размерное распределение частиц, показанное на фиг. 8.

Способ по изобретению осуществляют при различной продолжительности обработки материала и с различными образцами, которые отрезают от одного рулона бумаги, чтобы проверить различные степени обработки. Затем различные обработанные образцы, а также необработанный или контрольный образец индивидуально подвергают воздействию присутствующих в воздухе микроорганизмов в идентичных условиях, после чего определяют проникновение этих микроорганизмов через обработанный материал в процентах. Полученные при этом результаты графически представлены на фиг. 14, где проникновение микроорганизмов в процентах (в логарифмическом масштабе) вычерчивают в зависимости от степени (интенсивности) обработки.

Из данных фиг. 14 совершенно очевидно, что типичное для необработанного образца материала процентное проникновение микроорганизмов в 0,4% резко уменьшается до значения примерно в 0,0002% для материала, который был предварительно обработан с интенсивностью менее 1 дм³ (фактически менее 0,4).

П р и м е р ы 5 и 6. Эти примеры идентичны примеру 1, и в том и в другом случаях используют одинаковые составы аэрозоли. В примере 5 используют бумагу с плотностью 60 г/м² и со средней воздухопроницаемостью (примерно 450 Bendsten). В примере 6 используют бумагу с плотностью 45 г/м² и также со средней воздухопроницаемостью (примерно 500 Bendsten) Значения проницаемости для обеих бумаг были равны 4%. На фиг. 14 показано, как в зависимости от различной степени обработки бумаги уменьшается ее проницаемость. Проницаемость более плотной бумаги (пример 5) уменьшается до 0,0004% только в результате ее обработки в режиме примерно 0,1 м³ (78,5 см²). Проницаемость более легкой бумаги (пример 6) уменьшается примерно в этой же степени до 0,0003% , однако для этого требуется более интенсивная обработка 1,3 м³(78,5 см²).

Формула изобретения

1. Воздухопроницаемый барьерный материал, выполненный из пористой подложки, содержащей в порах частицы модифицирующего агента, отличающийся тем, что частицы модифицирующего агента селективно размещены в порах большего размера, являющихся транспортными порами, причем модифицирующий агент состоит из частиц со средним размером, меньшим 1/3 максимального размера пор подложки.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что модифицирующий агент состоит из частиц по существу одинакового размера, причем по меньшей мере 90% этих частиц имеют диаметры, находящиеся в пределах трехкратного размерного диапазона.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что частицы модифицирующего агента составляют не более 1% от массы пористой подложки.

4. Материал по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве пористой подложки он содержит бумагу.

5. Материал по пп.1 - 3, отличающийся тем, что пористая подложка состоит из волокон.

6. Материал по пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего агента он содержит мел, или глину, или стекло, или целлюлозу, или алкилкетеновые димеры.

7. Способ изготовления воздухопроницаемого барьерного материала, включающий поддержание заданного перепада давления на подложку и создание посредством этого перепада давления потока воздуха через подложку, обработку пористой подложки со стороны с более высоким давлением суспензией, или дисперсией, или аэрозолью модифицирующего агента, отличающийся тем, что обработку пористой подложки осуществляют при скорости потока не более 0,35 дм³ (мин · см²), при этом используют частицы модифицирующего агента со средним размером, меньшим 1/3 максимального размера пор подложки.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что для удерживания частиц модифицирующего агента в пористой подложке используют адгезивное вещество.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.11.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006        БИ: 11/2006

---