靜電纖維過濾網的開發(fā)與應用研究

冷純廷+邢天寶

摘要：闡述了靜電纖維過濾網的應用研究現狀，重點分析了靜電纖維過濾網在空調器中應用，探討了靜電纖維過濾網在空調器中應用的發(fā)展前景。

關鍵詞：靜電纖維過濾網，開發(fā)，應用，研究、前景

中圖分類號：TS194

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0286-03

1 靜電纖維過濾網的應用研究現狀

靜電纖維過濾網是一種高科技、高性能、高附加值的新型凈化材料。20世紀初，美國3M公司發(fā)明了靜電纖維過濾網制作方法專利，一直以來這一先進生產技術被美國3M公司所壟斷。多年來，雖然國內外大專院校、科研院所一直在研究這一課題，但都沒有突破性進展。吉林省華紡靜電材料科技有限公司，在大專院校和科研院所的大力支持和幫助下，成功研制無油劑、無氣味、帶靜電纖維，并獲得國家發(fā)明專利（ZL2013.1017 XXXX.7），填補了國內空白，打破了美國3M公司多年的技術壟斷。這一具有自主知識產權的專利產品，為國內凈化材料行業(yè)提供了一種高科技、高性能、高附加值的新材料，它極大地推動了我國凈化材料行業(yè)的快速發(fā)展，使我國的凈化材料生產技術水平跨上了一個更高的臺階。靜電纖維過濾網的研制成功，對凈化材料行業(yè)具有里程碑的重要意義。

美國3M公司發(fā)明的靜電纖維過濾網，在國際市場上得到了廣泛的應用，并受到了廣大用戶的一致認可。由于價格昂貴，國內凈化材料市場應用量比較少。20世紀末，臺灣花重金引進了美國3M公司的靜電纖維過濾網生產技術，產品價格也相對低一些，這樣國內凈化材料市場才逐漸開始應用靜電纖維過濾網。靜電纖維過濾網在國內凈化材料市場上應用，最先是應用在防護口罩上。目前，國內防護口罩濾網多數采用超細纖維熔噴非織造布過濾網，一般售價較低，防護效果一般，最大的缺點是空氣阻力大，口罩透氣性不好。而國外進口的防護口罩，一般售價比較高，是國產防護口罩的2～3倍?？蓮姆雷o效果考慮，人們寧可多花錢也購買進口防護口罩。其原因是國產防護口罩佩戴透氣性差，戴著有一種發(fā)悶的感覺，佩戴時間久甚至容易導致人心臟病發(fā)作，防護效果也不是十分理想。使用美國產或臺灣產的靜電纖維過濾網加工的防護口罩，檢測結果各項技術指標遠遠好于熔噴非織造布過濾網口罩，同時，佩戴時舒適透氣衛(wèi)生，能起到真正的防護作用。近幾年來，國內凈化材料市場已經逐漸認識并開始批量應用靜電纖維過濾網。尤其在空調器、室內外空氣凈化器中，應用量越來越大。

傳統的空調器，就是用來制作冷風和暖風，冬季可以調節(jié)室內溫度，夏天可以為人們帶來清涼的冷空氣。然而，當人們逐漸進入小康社會，生活質量要求越來越高，空調器不僅能夠提供冷暖空氣，而且還要同時提供濕度適宜、負氧離子充足、粉塵濃度達標的清新空氣，使人們生活在良好空氣環(huán)境中，從而實現提高現代化生活質量的標準。這就給空調器制造商提出了一個更高的要求，必須對傳統的空調器進行創(chuàng)新改造，以適應高科技、新形勢發(fā)展的需要。新一代空調器由此應運而生，其必須具備空氣凈化功能、加濕功能、產生負氧離子功能等，空氣凈化不僅要將室內空氣中的粉塵顆粒過濾掉，而且還要保證在濾除灰塵的同時將空氣中各種病毒、細菌和其他有害污染物徹底清除掉，以確保室內空氣絕對清新。為此空調制造商到處尋找過濾材料，普通的過濾網只能過濾清除掉PM_2.5粉塵顆粒，并不能具有殺菌、滅菌、抑制過濾網上細菌繁殖的功能，反而形成二次污染，損害人體健康。

然而，吉林華紡發(fā)明研制的靜電纖維過濾網，既能高效地過濾清除掉室內空氣中PM_2.5粉塵顆粒，還能有效過濾掉人們肉眼無法看到的室內空氣中微細粉塵顆粒（直徑0.001～1.000 μm），同時還具有殺菌滅菌功能，可有效殺死室內空氣中的各種細菌、病毒桿菌和其他有害污染物，對人體起到絕對的保障作用。使人們生活在溫濕度適宜、空氣清新、負氧離子充足、無任何污染的空氣環(huán)境當中，這才是真正的現代化高質量生活，因此，靜電纖維過濾網的作用是與我們每一個人的幸福生活息息相關的。

從產品的性價比進行分析，臺灣產靜電纖維過濾網技術應用性能指標與美國3M公司產品基本相同?？墒菑漠a品價格上比較，美國3M公司產品在20～30萬元人民幣/t，而臺灣產靜電纖維過濾網售價只是美國產品價格的55%左右，所以，國內凈化材料市場基本還能夠接受。吉林省華紡靜電材科技有限公司的無油劑、無氣味、帶靜電纖維是自己發(fā)明的專利產品，加工成的靜電纖維過濾網售價5～6萬元/t，只是美國產品價格的1/5～1/4，與臺灣產品相比較，也只是臺灣產品價格的50%左右?？墒牵夹g應用指標基本相同，吉林省華紡靜電材科技有限公司（以下簡稱吉林華紡）生產的靜電纖維售價只有2～3萬元/t；靜電纖維過濾網的銷售價格也沒有超過6萬元/t。產品的性價比比較合理，國內凈化材料市場易于接受，而且在國內市場上受到廣大用戶的一致好評，市場占有率逐漸攀升，現已經成為國內凈化材料市場的佼佼者。

2 國內外靜電纖維過濾網的綜合對比分析

2.1 市場占有率和經濟指標對比分析

美國3M公司的靜電纖維過濾網，雖然投放市場多年，但由于價格原因，在我國國內一直應用很少，市場占有率并不高。國內凈化材料市場對靜電纖維過濾網的需求量也非常大，早些年美國產品價格太貴，市場接受不了。近些年臺灣產品技術應用性能與美國產品相差無幾，價格上又有一定的競爭優(yōu)勢，所以逐漸打入國內凈化材料市場。據有關部門報道，2013年以前國內凈化材料市場應用靜電纖維過濾網總量沒有超過10 t（約10萬m²）。2014年靜電纖維過濾網在國內凈化材料市場的占有率為10.5%，其中進口產品比例14.3%；臺灣產品比例59.1%；吉林華紡產品比例26.6%。2015年靜電纖維過濾網在國內凈化材料市場的占有率上升為12.4%，進口產品比例為7.2%；臺灣產品比例為37.5%；吉林華紡產品比例為55.3%。2016年靜電纖維過濾網在國內凈化材料市場占有率達到了18.3%，進口產品比例為3.3%；臺灣產品比例為28.4%；吉林華紡產品比例為68.3%。隨著無油劑、無氣味、帶靜電纖維過濾網應用市場的逐漸成熟，預計未來幾年其產品的市場占有率每年將會以5%～10%的速度遞增。進口靜電纖維過濾網，由于價格昂貴，逐漸會被國內凈化材料市場所淘汰。臺灣產靜電纖維過濾網與吉林華紡產品相比較，靜電性能基本相同，價格上也沒有優(yōu)勢可言，所以，市場占有率也會逐漸減少。吉林省華紡靜電材料科技有限公司的專利品牌產品，在國內凈化材料市場上的占有率會越來越高，也將會創(chuàng)造出良好的社會效益和經濟效益。國內外靜電纖維過濾網在國內凈化材料市場占有率和價格比較結果如表1所示。

2.2 國內外靜電纖維過濾網技術指標對比分析

傳統空調器用過濾網一般都是100目以下尼龍網，不需更換，只要用水沖洗一下就可以繼續(xù)使用。但是這種尼龍網只能過濾吸附PM₁₀以上的粉塵顆粒，對PM_2.5及以下粉塵顆粒根本起不到過濾作用，更談不上對室內空氣凈化效果。采用靜電纖維過濾網，一般都是針刺法生產的非織造布靜電纖維過濾網，其特點是針刺密度較小，透氣量大，厚度一般也比較小，表面平整，克重范圍在80～120 g/m²。這樣的靜電纖維過濾網高效低阻，空調器能耗小、節(jié)省空間、噪音低、空氣凈化效果好。與同克重的熔噴非織造布過濾網相比較，透氣量能提高幾倍，所以，新型空調器安裝靜電纖維過濾網，不僅能起到高效凈化室內空氣的效果，而且又具有殺死細菌、病毒桿菌和空氣中其他有害污染物的作用，同時，還能抑制細菌繁殖，控制二次污染。一般家庭使用的新型空調器，靜電纖維過濾網更換的周期在半年左右；辦公室用新型空調器靜電纖維過濾網的更換周期在一年以上。使用吉林華紡生產的靜電纖維過濾網，更換一次只需80～100元，非常簡單方便。

靜電纖維過濾網表面都具有較大的靜電電荷和靜電場，在靜電電荷和靜電場庫侖力的共同作用下，能夠提高過濾網的過濾效率，起到良好的空氣凈化效果。靜電纖維過濾網的表面帶有負電荷，空氣中的PM_2.5粉塵顆粒多數帶有正電荷，特別容易被靜電纖維過濾網吸附和捕獲，空氣中帶負電荷的PM_2.5粉塵顆粒在靜電纖維過濾網靜電場庫侖力的作用下被極化，也會全部被靜電纖維過濾網吸附和捕獲，而且吸附捕獲效果是任何過濾網所無法比擬的。另外，靜電纖維過濾網與普通過濾網相比較，還具有特殊的功能，靜電場和靜電電荷能夠有效殺死空氣中的各種細菌和其他有害污染物，對小于PM_2.5的微細粉塵顆粒（直徑0.001～1.000 μm）吸附捕獲效果也非常理想。同時，靜電纖維過濾網還能抑制細菌繁殖，起到控制二次污染的作用。因此，靜電纖維過濾網是一種高效低阻、多功能新型凈化材料。

國內外靜電過濾網一般有兩種制作方法：一種是采用駐極體切片首先加工成靜電纖維，然后采用靜電纖維加工成各種靜電纖維過濾網；另一種方法是采用熔噴非織造布施加電壓使非織造布形成駐極體，加工成靜電過濾網。美國3M公司、臺灣、吉林華紡生產的靜電纖維及過濾網都是采用第一種制作方法?，F將國內外靜電纖維過濾網各項技術性能指標進行比較，對比結果如表2所示。

3 靜電過濾網的加工方法對比分析

自20世紀初，美國3M公司發(fā)明靜電纖維過濾網以來，對凈化材料市場產生了巨大的影響，國內外學者研究機構一直都在研究這一課題。美國的專利發(fā)明是采用駐極體原料加工成靜電纖維，然后再將靜電纖維加工成靜電纖維過濾網，這種靜電纖維過濾網在空氣凈化中得到了廣泛的應用，而且效果非常理想，受到用戶的高度評價，國外市場占有率逐年上升。為了得到靜電過濾網，國內外專家學者采用駐極體的辦法，對熔噴非織造布進行施加電壓，形成駐極體靜電過濾網。熔噴非織造布駐極體靜電過濾網，在凈化材料市場上也有一定的應用量，但是，與靜電纖維加工成的靜電纖維過濾網相比較，應用效果上還有一定的差距。尤其是空氣阻力大，是靜電纖維過濾網的幾倍，另外，靜電場衰減快，靜電電荷面密度低，所以，作為空氣凈化材料，應用技術性能不是很理想。因此，靜電纖維過濾網是新型空調器首選材料。國內外各種靜電過濾網對比結果如表3所示。

4 靜電纖維過濾網在空調器中應用的前景展望

靜電纖維過濾網是一種高科技、高性能、高附加值的新材料，對于空調器提高技術性能、增強功能性來說是非常重要的。隨著靜電纖維過濾網應用技術的不斷提高，今后凈化材料市場上會出現各種各樣的靜電纖維過濾網，除針刺法非織造布靜電纖維過濾網之外，還會有熱軋法靜電纖維過濾網、熱熔法靜電纖維過濾網、水刺法靜電纖維過濾網等。當然，也不排除高科技的復合多功能靜電纖維過濾網，這就為凈化材料行業(yè)提供了更多的新材料，能開發(fā)出更多的創(chuàng)新過濾材料新產品，會推動凈化材料行業(yè)更快地向前發(fā)展，應用技術水平還會邁上一個新的臺階。隨著人們對靜電纖維過濾網的不斷了解，靜電纖維過濾網應用市場會逐漸成熟，靜電纖維過濾網的應用領域會更加廣泛，發(fā)展空間也會更大。

除了防護口罩、空調器大量應用靜電纖維過濾網之外，室內外空氣凈化器對靜電纖維過濾網的需求量也相當大。2013年冬季，全國大面積出現空氣霧霾以后，很多城市都被籠罩在霧霾空氣中，霧霾給人們帶來了巨大的身體傷害和煩惱，從此以后，人們開始認識和重視霧霾。當然霧霾產生的原因是多種多樣的，從源頭治理也是首要的，但是，科學有效地治理空氣霧霾，就必須要對空氣進行凈化處理，使我們生存的周圍空間空氣良好，以保證人們的身體健康。室內外空氣凈化器就是應用于局部空間空氣凈化的一種新型設備，這種室內外空氣凈化設備逐步被人們所認識。目前，全國室內空氣凈化設備的生產廠商已達數百家，開發(fā)研制大型室外空氣凈化設備的廠商和研究機構也不少，今后會更多。室內外空氣凈化設備的核心部件就是各種高效的過濾網和過濾芯集成過濾組件，無論哪一種過濾網和過濾芯都無法與靜電纖維過濾網相比擬，因為靜電纖維過濾網是一種高效低阻的多功能過濾網，所以，靜電纖維過濾網將來在室內外空氣凈化器的應用量也會越來越大。因此，靜電纖維過濾網在我國凈化材料行業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景。

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