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熔喷布静电驻极与驻极母粒

熔喷布静电驻极与驻极母粒

 
1驻极处理
 
电晕充电法是工业生产中应用最广泛的生产驻极体过滤材料的方法。利用一个均匀电场引起空气局部击穿的电晕放电产生离子束轰击电介质,并使离子电荷沉积于电介质中,材料便带上电荷。
 
2工艺流程
 
将已经制备好的熔喷无纺布置于电极极板上→多排电晕针尖对准试样→打开高压静电发生器针尖电压升高→达到一定电压→电极针尖附近的空气产生局部电晕放电→释放出电子或离子→在电极下方的试样表面捕获与放电针极性相同的电荷→使聚丙烯熔喷纤维带电。
 
驻极母粒的开发目前国内只有少数企业生产,很多是熔喷布厂自己使用,随着国内熔喷布大量投产,转产口罩、防护等熔喷布,驻极母粒目前市场处于紧缺状态。
熔喷布静电驻极处理
熔喷布静电驻极处理
 
影响熔喷布驻极性能的因素有哪些?
 
首先,要分为材料结构性质和驻极工艺条件两方面来观察:
材料结构性质对驻极性能的影响
 
1聚丙烯的结晶度
 
结晶度是结晶性聚合物的一个重要参数,对材料的物理机械性能有重要的影响。影响结晶度的因素包括聚丙烯的规整度、成核剂等,但起主要作用的是规整度。材料的规整度和结晶度越高,空间电荷的稳定性越好,结晶能力也越强。
 
有研究表明,成核剂对PP的结晶行为有明显影响。一般来说成核剂能提高PP的结晶温度,使其结晶度增大,结晶速率加快。所以一般通过结晶温度提高来评价成核剂的作用,PP结晶温度提高得越多,成核剂就越有效。当成核剂使PP在较高温度下成核结晶, 形成完善性高的结晶时, 在一定程度上可改善材料空间电荷的稳定性。
 
2纤维细度
 
纤维细度是决定滤材过滤效率和压损的重要参数之一。在过滤材料的定量相同时,纤维越细, 滤材的表面积越大,过滤系数大,吸附效果越好。
在纤网其他参数不变时,纤维直径越小,其初始过滤效率越高,初始表面静电势也较高。此外,由于材料表面电荷强度与过滤效率成正比关系,所以当材料表面电荷较多,易于捕获更多的带电粒子,对过滤效率有利。但当纤维直径较大时,对应的过滤阻力较小,这对于高效低阻过滤材料的开发是有利的。
 
在实际储存过程中,材料的过滤效率会随着时间而变化,呈下降趋势,相比纤维直径大的,纤维直径小的样品,其过滤效率初始较高,随着存放时间的延长,所有样品的过滤效率都随时间而衰减,对于样品直径较小的,其过滤效率下降百分数较小,过滤效率保留率较高,因而过滤效率保持得较持久。
 
3材料的孔径
 
过滤材料的孔径是决定材料过滤精度的重要参数,决定表面过滤的效果好坏。多孔过滤材料的过滤作用是通过其内部的微孔通道来实现,所以熔喷材料的过滤精度在很大程度上取决于其微孔尺寸。
 
从表中也可看到,孔径对材料初始表面静电势并无太大影响。基本集中在6.5kV左右。但是,孔径小的样品其初始过滤效率较高。随着存放时间的延长,材料的过滤效率都随时间而逐渐下降,最终稳定在某一值。所以从某种程度上来说,孔径小的材料,过滤性能和驻极性能都较好。
 
驻极工艺条件对驻极性能的影响
通常采用电晕充电对熔喷聚丙烯非织造材料进行驻极处理。充电电压、充电时间、充电距离和环境湿度等对空气过滤材料所带静电荷的稳定性起到很大影响。
 
其中,充电电压对样品的驻极效果影响最明显,其次是环境湿度和充电距离,充电时间对样品的驻极效果影响最小。
 
1充电电压
 
随着充电电压的增加,熔喷驻极非织造材料的过滤效率增大。这是因为随着充电电压的增加,样品表面的驻极电荷增多,对颗粒物的吸附力增加,从而提高了过滤效率。
 
2充电时间
 
随着充电时间的增加,熔喷驻极体材料的过滤效率增大,其影响规律和充电电压的影响类似。这是因为充电时间越多,样品表面俘获的电荷越多,可吸附的颗粒物越多,所以过滤效率越好。
 
3充电距离
 
随着充电距离的增加,熔喷驻极体材料的过滤效率减小。这是因为充电距离越大,样品表面俘获的电荷越少,可吸附的颗粒物也随之减少,所以过滤效率会降低。
 
4环境湿度
 
从理论上来说,经电晕充电的熔喷非织造材料在大气中存放时,环境温度对其熔喷驻极材料的电荷存储寿命没有明显的影响。但是总体来看,不论是材料的过滤效率还是表面静电势,都会随着时间的延长而产生衰减现象,这对材料的使用来说是不利的。
 
如口罩中的熔喷材料,在生产出来后通常会放置较长时间才使用。在存放期间,材料的过滤性能和驻极性能会随时间而衰减,最坏的情况是材料在使用时己失效,几乎没有过滤作用。
 
对于熔喷驻极过滤材料,最理想的状态是材料的过滤性能和驻极性能保持在一定稳定水平而不变,但是环境条件对材料的过滤性能及驻极性能,特别是电荷存储稳定性有一定影响。
SMS结构对各种物质阻隔效果示意
SMS结构对各种物质阻隔效果示意 

熔喷布过滤原理
熔喷无纺布主要材质是聚丙烯,是一种超细静电纤维布,可以捕捉粉尘。含有肺炎病毒的飞沫靠近熔喷无纺布后,会被静电吸附在无纺布表面,无法透过。这就是这种材料隔绝病菌的原理。粉尘被超细静电纤维捕捉住后,极不易因清洗而脱离,且水洗亦会被破坏静电的吸尘能力。因此这种口罩只能一次性使用。
 
对于医用口罩,带驻极母粒和驻极高压电处理的驻极熔喷布,这层是最核心的部分,只有驻极处理后熔喷布上很多电荷才对也同样带电荷的0.3μm的非油性小颗粒物有高效的吸附效果,通常要求要大于95%以上,这个其实只有专业的仪器才能测试出来,有些厂家也用两层25-28克驻极处理后的熔喷布去达到50-60克驻极熔喷布的效果!
 
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