Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству фильтросорбирующего материала, используемого в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) от сильнодействующих и ядовитых веществ (СДЯВ), а именно паров и аэрозолей аммиака, хлора, акролеина, декана, диметиламина и т.д. в условиях катастроф и аварийных ситуациях.The invention relates to the pulp and paper industry, in particular to the production of filter sorbent material used in personal protective equipment for respiratory organs (RPE) from potent and toxic substances (SDYAW), namely vapors and aerosols of ammonia, chlorine, acrolein, decane, dimethylamine and t .d. in catastrophes and emergency situations.
Известен фильтровальный материал для защиты органов дыхания преимущественно от токсичных аэрозольных веществ /патент RU 2151628 С1/. Композиция для изготовления фильтровального материала содержит смесь микротонких стеклянных волокон различного диаметра, хлопковую целлюлозу и активный уголь в количестве 20-30 мас.%.Known filter material for protecting respiratory organs mainly from toxic aerosol substances / patent RU 2151628 C1 /. The composition for the manufacture of filter material contains a mixture of microfine glass fibers of various diameters, cotton cellulose and activated carbon in an amount of 20-30 wt.%.
Основными недостатками фильтровального материала на основе микротонких стеклянных волокон является значительное сопротивление потоку воздуха (от 63 до 74 Па), что не отвечает современным требованиям к СИЗОД, и недостаточная сорбционная емкость материала при введении сорбента от 20 до 30 мас.%.The main disadvantages of the filter material based on microfine glass fibers are significant resistance to air flow (from 63 to 74 Pa), which does not meet modern requirements for RPD, and the insufficient sorption capacity of the material with the introduction of the sorbent from 20 to 30 wt.%.
Известен фильтрующий элемент, выполненный в виде лицевой маски и состоящий из сложенных слоев. Фильтрующий элемент содержит слои из тканых или нетканых активированных углеродных волокон. Слои отделены один от другого частицами, содержащими термопластический материал, например, поливинилхлорид, полиэтилен и активированный уголь, и соединены (например, при нагревании) по крайней мере с одним из соседних слоев. Фильтрующий элемент может иметь слой стекловолокна и в качестве армирующего - сетчатый холст из хлопка /заявка №1476761, Великобритания, МКИ В 01 D 46/00, 46/10, 46/52/.Known filter element made in the form of a face mask and consisting of folded layers. The filter element contains layers of woven or non-woven activated carbon fibers. The layers are separated from one another by particles containing thermoplastic material, for example, polyvinyl chloride, polyethylene and activated carbon, and are connected (for example, by heating) with at least one of the adjacent layers. The filter element may have a layer of fiberglass and as a reinforcing layer - a cotton mesh canvas / application No. 1476761, UK, MKI B 01 D 46/00, 46/10, 46/52 /.
Используемая в данной лицевой маске в качестве сорбционного слоя адсорбционная ткань из активированных углеродных волокон характеризуется высокими сорбционными свойствами. Однако такая ткань имеет низкую прочность, что затрудняет использование ее при изготовлении многослойных фильтрующих материалов, а значительная стоимость адсорбционной ткани неприемлема при создании СИЗОД широкого применения в условиях катастроф.The adsorption fabric made of activated carbon fibers used in this face mask as a sorption layer is characterized by high sorption properties. However, such a fabric has low strength, which makes it difficult to use it in the manufacture of multilayer filtering materials, and the significant cost of adsorption fabric is unacceptable when creating RPEs for widespread use in catastrophic conditions.
Кроме того слабой стороной такой лицевой маски является закрепление сорбента - активированного угля с помощью полимерных соединений, что приводит к потере сорбционной емкости и резкому снижению физиолого-гигиенических свойств.In addition, the weakness of such a face mask is the fixation of the sorbent - activated carbon using polymer compounds, which leads to a loss of sorption capacity and a sharp decrease in physiological and hygienic properties.
Известен еще материал волокнистый угленаполненный по ТУ 2282-173-00209556 /прототип/.Also known is carbon fiber material according to TU 2282-173-00209556 / prototype /.
Изготовленный из синтетического волокна - сополимера акрилонитрила с метилакрилатом, наполненного высокодисперсным активированным углем, материал обладает малыми возможностями по поглощению и связыванию вредных веществ. При этом высокая себестоимость угленаполненного синтетического материала не отвечает требованиям экономичности, позволяющей его широкое использование.Made from a synthetic fiber - a copolymer of acrylonitrile with methyl acrylate, filled with highly dispersed activated carbon, the material has little ability to absorb and bind harmful substances. At the same time, the high cost of carbon-filled synthetic material does not meet the requirements of efficiency, which allows its widespread use.
Задачей предлагаемого изобретения является:The objective of the invention is:
1. Создание сорбирующего материала, который может использоваться в качестве сорбционного слоя при изготовлении высокоэффективных химзащитных СИЗОД, доступных к использованию большим числом людей в условиях катастрофы.1. The creation of a sorbent material that can be used as a sorption layer in the manufacture of highly effective chemical protective RPDS, available for use by a large number of people in a disaster.
2. Использование в композиционном составе компонентов, обеспечивающих эффективную защиту дыхательных путей, придающих материалу необходимую прочность и эластичность, и присутствие которых в составе сорбирующего материала допустимо по санитарно-гигиеническим требованиям.2. The use in the composition of components that provide effective protection of the respiratory tract, giving the material the necessary strength and elasticity, and the presence of which in the composition of the sorbing material is acceptable according to sanitary and hygienic requirements.
Поставленная задача решается тем, что композиционный состав сорбирующего материала включает в себя дешевую волокнистую основу, наполненную высокодисперсным активированным углем смесового состава с проклейкой композиции связующим при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that the composition of the sorbent material includes a cheap fibrous base filled with highly dispersed activated carbon of a mixed composition with a composition bonded with a binder in the following ratio of components, wt.%:
Сорбирующий материал изготавливали известным в целлюлозно-бумажной промышленности способом из сульфатной небеленой целлюлозы с введением в массу высокодисперсного угля и связующего.The sorbent material was made by a method known from the pulp and paper industry from unbleached sulfate pulp with the introduction of finely divided coal and a binder into the mass.
Сульфатную небеленую целлюлозу обрабатывали в ролле до достижения степени помола 28±2°ШР, добавляли активированный уголь смесового состава и тщательно перемешивали.Unbleached sulphate pulp was processed on a roll until the grinding degree of 28 ± 2 ° SR was achieved, mixed-activated carbon was added and mixed thoroughly.
Другую часть сульфатной небеленой целлюлозы обрабатывали крепким раствором едкого натра (мерсеризация) с концентрацией NaOH 160-180 г/дм3 и выдерживали при гидромодуле 1:6 в течение 1,5 часов. Мерсеризованную целлюлозу промывали холодной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину и добавляли в угольно-целлюлозную массу.Another part of sulfate unbleached pulp was treated with a strong solution of sodium hydroxide (mercerization) with a concentration of NaOH of 160-180 g / dm3 and kept at a water ratio of 1: 6 for 1.5 hours. Mercerized cellulose was washed with cold water until a phenolphthalein neutral reaction was added to the pulp.
Для придания материалу влагопрочности композицию проклеивали полиамидаминэпихлоргидридной смолой с последующим добавлением в массу сульфата алюминия для полного осаждения связующего.To impart moisture resistance to the material, the composition was glued with a polyamide amine epichlorohydride resin, followed by the addition of aluminum sulfate to the mass to completely precipitate the binder.
В качестве сорбента для обеспечения защиты дыхательных путей от целой гаммы паров и аэрозолей сильнодействующих и ядовитых веществ использовали смесовый состав активированного угля: уголь-катализатор марки КТ-1 и уголь газового типа марки СКТ-6А при соотношении 3:1 с дисперсностью менее 100 мкм.As a sorbent for protecting the respiratory tract from a whole gamut of vapors and aerosols of potent and toxic substances, a mixed composition of activated carbon was used: coal catalyst KT-1 and gas type SKT-6A with a ratio of 3: 1 with a dispersion of less than 100 microns.
Получали образцы сорбирующего материала на листоотливном аппарате ЛОА-2 в режиме минимального вакуума, слабой запрессовки и сушки при температуре 80-95°С. Масса 1 м2 материала 130±10 г.Samples of the sorbing material were obtained on a LOA-2 sheet-blowing apparatus in the mode of minimum vacuum, weak pressing and drying at a temperature of 80-95 ° С. The mass of 1 m2 of material is 130 ± 10 g.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами 1-6.The essence of the invention is illustrated by examples 1-6.
Отличием предлагаемого изобретения от прототипа является:The difference of the invention from the prototype is:
1. Замена синтетических волокон дешевыми доступными природными волокнами.1. Replacing synthetic fibers with cheap, affordable natural fibers.
2. Введение в композицию от 35 до 45% активированного угля смесового состава со значительной долей угля-катализатора существенно повышает хемосорбционные свойства респираторов, противогазов, защитных капюшонов и других СИЗОД.2. Introduction to the composition from 35 to 45% of activated carbon of mixed composition with a significant proportion of carbon-catalyst significantly increases the chemisorption properties of respirators, gas masks, protective hoods and other PPEs.
Оптимальное сочетание целлюлозных волокон со степенью помола 28±2°ШР и мерсеризованных волокон позволяет создать волокнистую основу, которая удерживает в структуре материала высокодисперсный уголь.The optimal combination of cellulose fibers with a degree of grinding of 28 ± 2 ° SR and mercerized fibers allows you to create a fibrous base that retains finely dispersed carbon in the structure of the material.
Мерсеризованные целлюлозные волокна, имеющие округлую форму, обеспечивают необходимую пористость, низкое сопротивление потоку воздуха и соответственно свободное прохождение вдыхаемого воздуха.Mercerized cellulose fibers having a rounded shape provide the necessary porosity, low resistance to air flow and, accordingly, free passage of inhaled air.
Однако с увеличением доли мерсеризованной целлюлозы в структуре материала идет ослабление межволоконных связей. Это компенсируется введением размолотых до степени помола 28±2°ШР немерсеризованных волокон сульфатной небеленой целлюлозы. Оптимальным является расход последних от 14 до 18,5 мас.% (примеры 3-5). При введении сульфатной небеленой целлюлозы менее 14 мас.% (пример 6) положительный эффект упрочнения структуры не наблюдается. При расходе свыше 18,5 мас.% (примеры 1 и 2) возрастает сопротивление потоку воздуха, что недопустимо для индивидуальных средств защиты дыхательных путей.However, with an increase in the proportion of mercerized cellulose in the structure of the material, there is a weakening of interfiber bonds. This is offset by the introduction of milled to a degree of milling 28 ± 2 ° SR of unmercerized sulphate unbleached pulp fibers. The optimum is the consumption of the latter from 14 to 18.5 wt.% (Examples 3-5). When introducing sulfate unbleached pulp less than 14 wt.% (Example 6), the positive effect of hardening of the structure is not observed. At a flow rate of over 18.5 wt.% (Examples 1 and 2), resistance to air flow increases, which is unacceptable for individual respiratory tract protection.
Главным преимуществом предлагаемого изобретения является эффективность защиты дыхательных путей в агрессивной воздушной среде от паров и аэрозолей хлора, аммиака, акролеина, декана, диметиламина и т.д. Использование неселективного угольного сорбента, усиленного катализатором обеспечивает высокие адсорбционные свойства заявляемого фильтросорбирующего материала.The main advantage of the invention is the effectiveness of protecting the respiratory tract in aggressive air from vapors and aerosols of chlorine, ammonia, acrolein, decane, dimethylamine, etc. The use of non-selective coal sorbent reinforced with a catalyst provides high adsorption properties of the inventive filter sorbent material.
Введение 35-45 мас.% активированного угля (примеры 3-5) в композицию материала является оптимальным, т.к. при уменьшении массовой доли угля (примеры 1, 2) происходит снижение адсорбционных свойств, а увеличение нецелесообразно, т.к. эффект высокой химзащиты уже достигнут (пример 6).The introduction of 35-45 wt.% Activated carbon (examples 3-5) in the composition of the material is optimal, because with a decrease in the mass fraction of coal (examples 1, 2), the adsorption properties decrease, and the increase is impractical, because the effect of high chemical protection has already been achieved (example 6).
Связующее в виде полиамидаминэпихлоргидридной смолы в количестве 0,5-1,0% хорошо совмещается с другими составными частями композиции и является оптимальным.A binder in the form of a polyamidamine epichlorohydride resin in an amount of 0.5-1.0% is well combined with other components of the composition and is optimal.
Также оптимальным является расход сульфата алюминия 1-5% от массы абсолютно сухого вещества. Данный компонент способствует максимально полному осаждению смолы и удержанию высокодисперсионного активированного угля на поверхности целлюлозных волокон.Also optimal is the consumption of aluminum sulfate 1-5% by weight of absolutely dry matter. This component contributes to the most complete deposition of the resin and the retention of highly dispersed activated carbon on the surface of cellulose fibers.
Оценку свойств полученных образцов фильтросорбирующего материала, а также материала волокнистого угленаполненного по ТУ 2282-173-00209556 - прототипа осуществляли принятыми стандартными методами.Evaluation of the properties of the obtained samples of filtering material, as well as carbon fiber material according to TU 2282-173-00209556 - prototype was carried out by standard methods.
Защитные свойства материалов от воздействия паров и аэрозолей опасных и ядовитых веществ определялись по утвержденным методикам.The protective properties of materials from exposure to vapors and aerosols of hazardous and toxic substances were determined by approved methods.
Время защитного действия по парам уксусной кислоты определяли индикаторным методом по изменению окраски индикаторной ткани, покрывающей образец материала, под воздействием паров кислоты, прошедших сквозь испытуемый образец.The time of protective action for acetic acid vapors was determined by the indicator method by changing the color of the indicator tissue covering the material sample under the influence of acid vapors passing through the test sample.
Время удерживания паров аммиака, хлора, акролеина, декана, диметиламина, хлористого водорода и гидразина определяли на модельном пакете материалов следующего состава:The retention time of the vapors of ammonia, chlorine, acrolein, decane, dimethylamine, hydrogen chloride and hydrazine was determined on a model package of materials of the following composition:
- покровный слой,- coating layer
- сорбционный слой,- sorption layer
- бязь.- calico.
В качестве сорбционного слоя испытаны материал-прототип и образцы заявляемого материала по примерам 1-6 /см. таблицу/.As a sorption layer, the prototype material and samples of the claimed material according to examples 1-6 / cm were tested. table.
аммиак - 0,1
хлор - 0,36
акролеин - 0,16
декан - 0,05
диметиламин - 0,2
водород хлористый - 0,01
гидразин - 0,04
уксусная кислота - 500Note. Effective concentrations of SDYAW (s, mg / dm3 ) are taken in accordance with GOST R 22.9.05-95:
ammonia - 0.1
chlorine - 0.36
acrolein - 0.16
Dean - 0.05
dimethylamine - 0.2
hydrogen chloride - 0.01
hydrazine - 0.04
acetic acid - 500
Представленные в таблице результаты испытаний показывают, что прототип и заявляемый фильтросорбирующий материал имеют близкие значения массы 1 м2, толщины и сопротивления потоку воздуха. При этом заявляемый материал характеризуется более высокими прочностными свойствами и обеспечивает эффективную защиту дыхательных путей. В результате этого возрастает длительность непрерывной работы в респираторе и других СИЗОД.The test results presented in the table show that the prototype and the inventive filtering material have close values of mass of 1 m2 , thickness and resistance to air flow. Moreover, the claimed material is characterized by higher strength properties and provides effective protection of the respiratory tract. As a result of this, the duration of continuous work in a respirator and other RPDS increases.
Влагопрочность материала-прототипа - 70% объясняется гидрофобными свойствами волокнистой основы данного материала, т.е. синтетических полимерных волокон. В практическом применении для сорбирующих материалов фильтрующего типа, используемых в качестве сорбционного слоя, требование по влагопрочности составляет 25-30%, что достигнуто в заявляемом материале эффективной проклейкой массы.The moisture resistance of the prototype material is 70% due to the hydrophobic properties of the fibrous base of this material, i.e. synthetic polymer fibers. In practical application for filter type sorbent materials used as a sorption layer, the moisture resistance requirement is 25-30%, which is achieved in the inventive material by effective sizing of the mass.
Таким образом, заявляемый сорбирующий материал имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом.Thus, the inventive sorbent material has the following advantages compared to the prototype.
1. Замена дорогостоящих синтетических волокон природными целлюлозными делает использование респиратора, противогаза и других СИЗОД экономически выгодным, повышает сопротивление разрыву при растяжении материала, а также полностью соответствует физиолого-гигиеническим требованиям.1. Replacing expensive synthetic fibers with natural cellulose fibers makes the use of a respirator, gas mask and other RPDs economically beneficial, increases tensile strength when stretched, and also fully complies with physiological and hygienic requirements.
2. Введение в состав сорбирующего материала высокодисперсного активированного угля смесового состава с использованием катализаторов обеспечивает более эффективную защиту дыхательных путей от сильнодействующих и ядовитых паров и аэрозолей: декана - в 2 раза; аммиака, хлористого водорода и гидразина - в 5-10 раз; акролеина - в 20 раз.2. The introduction into the composition of the sorbing material of highly dispersed activated carbon of mixed composition using catalysts provides more effective protection of the respiratory tract from strong and toxic fumes and aerosols: decane - 2 times; ammonia, hydrogen chloride and hydrazine - 5-10 times; acrolein - 20 times.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004131329/15ARU2281798C2 (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Filtering sorbing material for individual's breathing organ protection means |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004131329/15ARU2281798C2 (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Filtering sorbing material for individual's breathing organ protection means |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004131329A RU2004131329A (en) | 2006-04-10 |
| RU2281798C2true RU2281798C2 (en) | 2006-08-20 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004131329/15ARU2281798C2 (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Filtering sorbing material for individual's breathing organ protection means |
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2281798C2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2327828C1 (en)* | 2006-09-04 | 2008-06-27 | ОАО "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Method for producing filter-sorbent material for personal protection equipment for respiratory system |
| RU2335330C1 (en)* | 2007-03-22 | 2008-10-10 | Открытое акционерное общество "Электростальский химико-механический завод" (ОАО "ЭХМЗ") | Absorbing filter |
| WO2013192569A3 (en)* | 2012-06-21 | 2014-02-13 | Nuroast, Inc. | Induction heating systems, devices, containers, and methods |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4064876A (en)* | 1976-01-30 | 1977-12-27 | Stanley I. Wolf | Air-pollution filter and face mask |
| US4429001A (en)* | 1982-03-04 | 1984-01-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Sheet product containing sorbent particulate material |
| US4886058A (en)* | 1988-05-17 | 1989-12-12 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Filter element |
| RU2151628C1 (en)* | 1998-06-08 | 2000-06-27 | ОАО "Волжский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности" | Filter medium for protection of respiratory organs |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4064876A (en)* | 1976-01-30 | 1977-12-27 | Stanley I. Wolf | Air-pollution filter and face mask |
| US4429001A (en)* | 1982-03-04 | 1984-01-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Sheet product containing sorbent particulate material |
| US4886058A (en)* | 1988-05-17 | 1989-12-12 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Filter element |
| RU2151628C1 (en)* | 1998-06-08 | 2000-06-27 | ОАО "Волжский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности" | Filter medium for protection of respiratory organs |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2327828C1 (en)* | 2006-09-04 | 2008-06-27 | ОАО "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Method for producing filter-sorbent material for personal protection equipment for respiratory system |
| RU2335330C1 (en)* | 2007-03-22 | 2008-10-10 | Открытое акционерное общество "Электростальский химико-механический завод" (ОАО "ЭХМЗ") | Absorbing filter |
| WO2013192569A3 (en)* | 2012-06-21 | 2014-02-13 | Nuroast, Inc. | Induction heating systems, devices, containers, and methods |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004131329A (en) | 2006-04-10 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6391429B1 (en) | Permeable shaped structures of active particulate bonded with PSA polymer microparticulate | |
| US4495030A (en) | Filter paper | |
| US4565727A (en) | Non-woven activated carbon fabric | |
| US2708982A (en) | Filter media | |
| US20230330451A1 (en) | Filter media, composites, and face mask systems using same | |
| US5165399A (en) | CO2 absorption means | |
| CA2401513A1 (en) | Combined vapour and particulate filter | |
| EP0144553B1 (en) | Non-woven activated carbon fabric | |
| RU2281798C2 (en) | Filtering sorbing material for individual's breathing organ protection means | |
| US2372437A (en) | Filter medium | |
| US2979157A (en) | Process for producing gas-proof and gas-adsorbent materials and the articles so produced | |
| US5165394A (en) | Emergency life support unit | |
| RU2151628C1 (en) | Filter medium for protection of respiratory organs | |
| RU2390592C1 (en) | Multi-layer sorption fibrous protective material | |
| RU2364435C2 (en) | Method of obtaining hemosorption filtering material, hemosorption material and respirator based on it | |
| RU2372971C2 (en) | Filtering and sorbing material | |
| CN110004706A (en) | A kind of active carbon spunlace non-woven cloth production technology | |
| JPH05115572A (en) | Mask filter material and mask | |
| RU2088711C1 (en) | Nonwoven material | |
| EP0426885B1 (en) | CO2 absorption means | |
| CN109224627A (en) | Atmospheric particulates filtering material | |
| CN117127435B (en) | A process for preparing high-permeability aramid pulp/molecular sieve adsorption paper | |
| JPH03161009A (en) | Carbon dioxide absorbing device | |
| FI129695B (en) | Active filter layers, filter constructs and methods for improving a filter's capacity of capturing particles and neutralizing pathogenic particles | |
| WO2022196393A1 (en) | Antiviral sheet |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions | Effective date:20101014 | |
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | Effective date:20121027 |