空氣過濾非織造布不同應用級別性能指標分化研究_固氣分離_技術應用_資訊

空氣過濾非織造布不同應用級別性能指標分化研究

2013-10-14 來源：華衣網責任編輯：未填瀏覽數：629 中國過濾分離網

核心提示：在了解空氣過濾非織造材料發展背景的基礎上，簡單分析了紡粘、熔噴、SMS和SS等產品的生產工藝及工藝流程、生產線設備布置，以及空氣過濾非織造材料在各個領域中的應用及發展前景。

本課題在了解空氣過濾非織造材料發展背景的基礎上，簡單分析了紡粘、熔噴、SMS和SS等產品的生產工藝及工藝流程、生產線設備布置，以及空氣過濾非織造材料在各個領域中的應用及發展前景。本文通過分析和對比SMS、SS和熔噴空氣過濾非織造材料的性能，重點探討了各工藝參數對其物理性能、透氣性、過濾性等性能的影響，發掘三種不同類型空氣過濾非織造材料性能的優勢，為空氣過濾材料的復合化做鋪墊，以減少不必要的損失，提高生產效率。

　　實驗操作得出關鍵數據

　　隨著我國工業化進程的加快，空氣過濾材料的應用將越來越廣泛，過濾材料的用量預計也將以每年兩位數的速度遞增。而非織造過濾材料作為一種新型的紡織過濾材料，以其優良的過濾性能、高產量、低成本、易與其他過濾材料復合且容易在生產線上進行打褶、折疊、模壓成型等深加工處理的優點，逐步取代了傳統的機織和針織過濾材料在各行各業得到了廣泛應用，并且用量越來越大。

　　隨著半導體工業、電子工業和精密儀器工業等行業的進步，對工廠和人類生活環境中空氣的潔凈程度要求越來越高。特別是在生物制品、藥品等生產和包裝過程中，對環境污染的控制變得更為重要，“凈室”成為不可缺少的要素之一。

　　實驗操作得出關鍵數據

　　非織造過濾材料做成的空氣過濾器，其性能主要是通過壓力損失、初阻力、過濾效率和容塵量來表示。由于過濾效率的不同，可以將過濾器的種類分為三類：粗塵級別(粗效)、中高功能過濾級別(中效)和超高功能過濾級別(高效)。

　　粗效過濾材料的生產方法有：針刺法、噴膠法，或者針刺法和噴膠法復合使用;產品一般應用在廚房換氣扇過濾、吸塵器過濾，以及室內空調進風口和中央空調進風口等。中效過濾材料的生產方法有：聚丙烯熔噴非織造布、SMS復合非織造布、細旦紡粘非織造布;產品一般應用在中央空調過濾器、吸塵器過濾器、汽車空調過濾器和空氣清新機過濾器的過濾功能上。高效過濾非織造材料的生產方法大多數是由熔噴型非織造布與其他類型非織造布復合而成;可以用于對空氣潔凈程度要求很高的工廠、醫院、制藥廠等場所做終端過濾。

　　原料與儀器

　　SMS復合非織造布，其定量分別為15g/m2、25g/m2、40g/m2，實驗標記分別為SMS15、SMS25、SMS40(浙江三象新材料有限公司提供);SS復合非織造布，定量為40g/m2，實驗標記為SS40(浙江三象新材料有限公司提供);熔噴高溫濾材，定量為40g/m2，實驗標記為M40(天津泰達材料有限公司提供);YG141型織物厚度儀;YG(B)026D電子萬能機械強力測試機，圓形夾具內徑25mm，彈子直徑20mm;YG461H全自動透氣測量儀;SX-L1050濾料實驗臺。

　　試樣的制備

　　上述原料中，1號、2號和3號都是SMS在線復合非織造布，它們都是由聚丙烯切片經過熔融擠壓紡絲而成，不同之處在于三種樣布具有不同的克重。4號是SS在線復合非織造布，5號為熔噴非織造布，使用的原材料同樣是聚丙烯切片。

　　厚度測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。YG141型織物厚度儀壓腳面積為25cm2，取直徑大于壓腳直徑5cm以上的試樣五塊(可不裁樣，測試點均勻分布，取五個測試點)，壓塊質量為20kg進行測試，最后取平均值和CV值。

　　測試前，先將厚度計清零，將布自然平放在夾頭中間，讀取測試數據，精確到0.01mm。首先在壓強為0.1KPa時加壓10s，記錄試樣厚度，測10塊;然后在壓強為0.5KPa時加壓10s，記錄試樣厚度，測10塊，計算試樣壓縮率，判斷屬于何種類型。(目測可確定的不做)

　　普通型：壓強0.5KPa， 10s，測10塊

　　膨松型：壓強0.2KPa， 10s，測10塊

　　土工布：壓強2.0KPa， 30s，測10塊

　　均勻度測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。在纖網輸出處，用樣板沿機器縱向及橫向各取若干，試樣采用天平逐一稱重，計算均方差和變異系數。樣板的尺寸根據使用場合與測試精度要求而有不同，一般在車間現場使用的試樣尺寸為20cm×20cm及40cm×40cm兩種。如果要測定纖網的長片段不勻，則沿纖網輸出方向要間隔一定時間取樣多次。如果改換工藝參數后測試，則取樣塊數和測試次數須增多，待纖網基本穩定后方可轉入正常測試。

　　斷裂強力測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。采用條樣法，即試樣整個寬度被夾持器夾持的織物拉伸實驗。每塊樣品分別取MD、CD各5塊，試樣的尺寸大小為50mm×200mm。

　　校準強力試驗機的零位。調整強力試驗機的名義夾持距離為200±1mm，拉伸速度為100±1mm/min。在夾鉗中心位置夾持試樣，并在試樣下端施加預張力，確保試樣縱向軸線與夾鉗鉗口線成直角，然后旋緊上下夾鉗。開動機器，以100mm/min的拉伸速度拉伸試樣至斷裂。記錄最大斷裂強力及斷裂伸長或記錄每個試樣的強力-伸長曲線。最后計算各個試樣的縱、橫向斷裂強力和斷裂伸長率的平均值。

　　撕裂強力測試

　　空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。采用平行法取樣，縱橫向各5塊，尺寸大小為100mm×50mm，用樣板在試樣上畫等腰梯形，并在規定處剪一個10mm的切口。

　　設定兩夾鉗的距離為25mm，拉伸速度為100mm/min，選擇適宜的負荷范圍，使斷裂強力落在滿刻度10%~90%范圍內。沿梯形不平行兩邊夾住試樣，使切口位于兩夾鉗中間，梯形短邊保持拉緊，長邊處于折皺狀態。啟動儀器，如果有條件用自動記錄儀記錄撕破強力，單位用牛頓(N)，最后計算縱向與橫向五塊試樣的平均值和變異系數。

　　頂破強力測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。將試樣放入夾布圓環內并旋緊。設定彈子的下降速度為100mm/min~110mm/min之間。啟動儀器，如果有條件，用自動記錄儀記錄撕破強力，單位用牛頓(N)。最后計算五塊試樣的頂破強力的算數平均值，精確至小數點后一位。

　　透氣性測試

　　在溫度為20℃，相對濕度為36%的條件下進行測試，試樣壓差為100Pa。測試面積為20cm2。取試樣五塊，尺寸大小為100mm×100mm。將試樣夾在織物透氣儀的進氣孔上，按下固定織物的圓環。啟動儀器，待液晶顯示器上的數據穩定不在跳動選孔徑后，記錄下孔徑值以及透氣率，并計算各試樣透氣率的算數平均值及變異系數。

　　過濾性測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。空氣中微粒在光的照射下發生光散射的現象，散射和微粒的大小、光波波長、微粒的折射率和對光的吸收特性等因素有關，微粒散射光的強度正比于微粒的表面積，通過激光粒子計數器記錄實驗前后空氣粒子數，來判定過濾器對粉塵的過濾效率。

　　數據分析確定最佳工藝

　　當空氣過濾材料用于醫用口罩或者防塵口罩時，在所要求產品性能相當的情況下，產品的厚度越薄，使用起來也就越輕盈。厚度的大小可以直接影響產品的強力、透氣、過濾等系列性能問題。

　　SMS非織造布試樣的厚度隨著其克重的增加而逐漸變大;這是由于當單位面積內非織造布的質量增加時，纖維量增加，在單位面積內的纖維堆積就會緊而厚，宏觀上就表現為非織造布的厚度增加。而在同一克重下，不同成網方式的非織造布的厚度關系為：熔噴非織造布厚度>SMS非織造布厚度>SS非織造布厚度。

　　SMS非織造布的不勻率隨著克重的增大而逐漸增加;這是由于紡粘和熔噴非織造布是鋪置成網，容易造成分布上的隨機不均勻，而纖網的定量增大，每層的纖維量也增加，也使得不勻率增加。對于采用不同生產方法的纖網，其不勻率呈現：SMS非織造布>SS非織造布>熔噴非織造布。

　　根據圖表可以看出，對于SMS空氣非織造過濾材料，隨著克重的增加，無論是縱向還是橫向的斷裂強力和伸長率都有上升的趨勢。這是由于SMS非織造布的結構隨著厚度的增加而更加緊密和厚實，纖維間相互纏結，抱合增強，使得SMS非織造布斷裂時需要更大的力。

　　同時，同一克重的SMS非織造布縱向強力明顯大于橫向斷裂強力，這是因為纖網是沿著縱向輸出的，絕大部分纖維是沿著縱向排列的，因此纖維的強力大部分都貢獻在縱向上，而橫向強力主要靠纖維之間的纏結而形成。從圖表中也可以明顯地看出，在克重相同的情況下，不同成網方式的強力和伸長率也是不同的，具體表現為：SS非織造布的強力>SMS非織造布的強力>熔噴非織造布的強力。

　　實驗中，在每塊試樣上隨機選取10個部位進行透氣性能的測試，分別記錄液晶顯示屏所顯示的試樣透氣率，然后對每塊試樣的測試結果取平均值，分析整理數據并進行匯總，結果如下：

　　根據數據分析，SMS過濾非織造布的透氣性隨著其克重的增加而逐漸降低;這是由于非織造材料的透氣性取決于材料中空隙的大小和多少，而空隙的大小和數量隨著材料定量的增大而減小，定量增大也使得非織造布的面密度和體積密度增大，纖維間糾結更加緊密，同時纖維間縫隙也減小，從而其透氣性也逐漸下降。從圖中也可以明顯的看出，不同成網方式的過濾材料，其透氣性呈現：SS非織造布>熔噴非織造布> SMS非織造布。

　　實驗中，對7塊試樣每塊分別取3個部位進行過濾性能的測試，分別記錄其過濾阻力和過濾效率，對每塊的測試結果取平均值。

　　SMS非織造布的過濾效率隨著其克重的增加緩慢增大，這是由于影響過濾效率的主要因素有：纖網的厚度、纖維的細度及孔隙率等，樣品的克重越大，單位面積內纖維的數量和纖網層數增多，纖維分布越雜亂，使粒子有更多的機會與單纖維碰撞和粘附，而不同成網方式的過濾材料，其過濾效率的關系是：熔噴非織造布> SMS非織造布> SS非織造布。

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