熔喷无纺布作为医用口罩的核心材料,其过滤效率直接影响口罩的防护效果。影响熔喷布过滤性能的因素很多,如纤维线密度,纤网的结构、厚度和密度等。
口罩熔喷布过滤级别总是达不到标准通常是生产熔喷布过程中静电驻极工艺有问题,导致熔喷布静电吸附不达标。熔喷无纺布的结构很简单,就是像渔网一样的筛子的作用,把大鱼留住,把小鱼放过去。熔喷无纺布的缝隙其实比大很多,大概是0.1微米,无纺布的间隙是1微米,甚至更大光靠筛是筛不住的。
它还得靠这些理论综合作用:
1、惯性碰撞:大颗粒在直接撞上纤维。
2、 拦截作用:中等颗粒被纤维黏住,雁过拔毛。
3、布朗运动:小颗粒被压抑的空间搞乱阵脚,一不小心被纤维抓住。
4、是静电吸附作用。
静电吸附
静电吸附是指当过滤材料的纤维带电时,通过荷电纤维(驻极体)的库仑力去实现对微粒的捕获。当粉尘、细菌、等微粒经过过滤材料时,静电力不仅能有效地吸引带电微粒,以静电感应效应捕获感应极化的中性粒子,随着静电势提高,静电吸附作用越强。
静电驻极工艺
由于普通熔喷无纺布的过滤效率不到70%,纯粹靠熔喷超细纤维的纤维细、空隙小、孔隙率高的纤维三维集合体的机械阻挡作用是不够的,熔喷过滤材料普遍都是会通过静电驻极工艺对熔喷布添加静电电荷效应,利用静电的方法提升过滤效率,使其过滤效率可以达到99.9%到99.99%,很薄的一层就能达到预期的标准,呼吸阻力还小。
目前的静电驻极方法主要有静电纺丝法、电晕放电法、摩擦起电法、热极化法、低能电子束轰击法等,其中电晕放电法是目前蕞佳的静电驻极方法。
电晕放电法是熔喷纤网在收卷前通过静电发生器针状电极(电压一般为5-10KV)一组或多组电晕放电的方式使熔喷材料带上电荷,施加高压时针尖下方的空气产生电晕电离,产生局部击穿放电,载流子受到电场的作用而沉积到熔喷布表面,一部分载流子会深入表层被驻极母粒的陷阱捕获,从而使熔喷布成为驻极体过滤材料。
增加熔喷布表面的电荷可以通过电晕放电法驻极处理工艺获得,要让这个静电储存不衰减,那就需熔喷驻极体材料的成分和结构有利于电荷保持。提高驻极体材料电荷储存能力的途径可通过引入具有电荷存储性能的添加剂来产生电荷陷阱捕获电荷。
生产用于空气过滤材料的熔喷生产线与普通熔喷生产线相比,需要在生产线中增加高压静电放电装置,并且需要在生产原料聚丙烯(PP)中加入驻极母粒,如电气石微粒。
其他提高熔喷布过滤率的方法:
1、增大热气压力或温度,提高纤维的细度,减少孔隙率,这样,吸气或呼气阻力会增大。
2、增加静电电压,使纤维的极化增强,提高静电场,纤维吸附能力提高。
3、原料中加入的静电母粒驻极体,驻极体本身的储电能力强,添加量越大则纤维携带电荷越多。
4、增大网底吸风,提高纤维密实度。
5、适当降低产量,提高纤维细度,提高过滤性,阻力也会增大。
6、提高熔喷模头的温度,减少粘度,提高牵引,纤维变细,过滤性提高。
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