非織造材料孔徑與過濾性能關(guān)系的研究

武松梅 袁傳剛

(安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥，230051)

非織造材料孔徑與過濾性能關(guān)系的研究

武松梅 袁傳剛

(安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥，230051)

對熔噴和針刺非織造過濾材料的孔徑、透氣性和過濾性能進(jìn)行了測試，證明孔徑的大小及分布對過濾性能有重要影響。熔噴非織造過濾材料與針刺非織造過濾材料相比較，前者有較高的過濾效率和較大的過濾阻力。

非織造過濾材料，過濾性能，孔徑

非織造材料是由纖維構(gòu)成的一種非連續(xù)、非均質(zhì)的多孔體，由于其多孔的特性，對氣體有良好的通透性，對粉塵等有吸附能力，可以作為各種氣體的過濾材料。非織造材料的過濾性能與其多孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如孔隙的形狀、數(shù)量和大小分布等［1］。本文對隨機(jī)收集的熔噴和針刺非織造過濾材料樣品進(jìn)行孔徑、透氣性和過濾性能測試，研究孔徑與過濾性能的關(guān)系。

1 試驗部分

1.1 孔徑測試

過濾材料應(yīng)具有較大的內(nèi)表面和適當(dāng)?shù)目紫?，使之有能力捕獲和吸附固體顆粒，并將其從混合物中分離出來［2］。要求過濾材料的孔隙結(jié)構(gòu)既能阻擋或吸附顆粒物，又能保證一定的氣體順利通過。過濾材料的過濾作用是通過其內(nèi)部的孔隙通道來實現(xiàn)的，因而其過濾效率在很大程度上取決于孔徑的尺寸及分布。

1.1.1 測試方法

孔徑測試方法一般可分為直接法和間接法兩大類。直接法包括顯微鏡觀察法、X射線小角度散射測量法等。間接法是利用一些與孔徑有關(guān)的物理現(xiàn)象，通過實驗測出各有關(guān)物理參數(shù)，并在“孔隙為均勻通直圓孔”的假設(shè)條件下，計算出孔隙的等效孔徑。間接法主要有泡點法、壓汞法和氣體吸附脫附法等。直接法大多用來測量試樣表面孔隙的大小，或金屬網(wǎng)孔型的孔徑;而有一定厚度或孔隙深度的多孔材料則大多采用間接測試方法。通過對過濾材料孔徑的測試，可以判斷出過濾材料孔徑的大小及其孔徑的分散程度［3］。

本研究采用間接法測試孔徑。測試原理是在壓力作用下使氣體通過干、濕(被已知表面張力的液體飽和潤濕)試樣毛細(xì)孔，從氣體流量的變化來分析和計算孔徑分布和孔徑大小。該項測試可獲得樣品的平均孔徑、最大孔徑和孔徑分布等數(shù)據(jù)，對材料的孔隙結(jié)構(gòu)能做出詳盡的分析和判斷。

1.1.2 測試結(jié)果

對6個熔噴非織造過濾材料樣品(R1～R6)和3個針刺非織造材料樣品(C1～C3)進(jìn)行孔徑測試，結(jié)果見表1和圖1。

表1 孔徑測試結(jié)果

圖1 孔徑分布測試結(jié)果

1.2 透氣性測試

透氣性是指在單位壓差作用下單位面積過濾材料所通過的平均空氣流量，是過濾材料氣體通過性能的度量［4］。本研究按照產(chǎn)業(yè)用紡織品在壓降為200 Pa的條件下測試樣品的透氣性，結(jié)果見表2。

表2 透氣性測試結(jié)果

1.3 過濾性能測試

本研究采用計重法對非織造過濾材料的過濾性能進(jìn)行測試，測試風(fēng)速為0.5 m/s，結(jié)果見表3。

2 試驗結(jié)果分析

從以上數(shù)據(jù)可以分析得出:

(1)熔噴類非織造過濾材料透氣性比針刺過濾材料差。

表3 過濾性能測試結(jié)果

(2)熔噴類非織造過濾材料孔徑分布范圍在0～80 μm之間，孔隙平均直徑較小;針刺類非織造過濾材料孔徑分布范圍在0～230 μm之間，孔隙平均直徑較大。

(3)熔噴非織造過濾材料的過濾效率較高，過濾阻力較大;針刺非織造過濾材料過濾效率較低，過濾阻力較小。

針刺非織造過濾材料孔徑分布分散程度高，針刺加工形成的微孔較大，大孔徑的孔隙多，有很高的孔隙率，微孔為含塵氣流提供了通道，導(dǎo)致過濾效率較低，過濾阻力低。根據(jù)透氣性與孔徑之間的關(guān)系，說明大部分氣體都經(jīng)大孔徑孔隙流走。過濾材料的孔徑大，不能有效地截留氣流中的顆粒物，則通過過濾材料的顆粒物數(shù)量多，過濾效果差，因而很難達(dá)到理想的過濾效果。而熔噴非織造過濾材料的微孔小而多，纖維對顆粒物起到強(qiáng)烈的截留和阻篩作用，加之孔隙率較低，透氣性較差，過濾效率高，過濾阻力大。

3 結(jié)論

(1)熔噴類非織造過濾材料孔徑較小，孔徑分散程度較低;針刺類非織造過濾材料孔徑很大，孔徑分散程度較高。

(2)非織造過濾材料孔徑對過濾效率有直接的影響，隨著非織造過濾材料孔徑的增大，過濾效率降低。

(3)非織造過濾材料的最大孔徑、最小孔徑和平均孔徑與過濾性能關(guān)系密切;孔徑大小分布對非織造過濾材料的過濾性能有著重要的影響，孔徑越大，孔徑大小分布分散程度越大，過濾效率越低，過濾阻力越小。

［1］楊旭紅.非織造材料基本結(jié)構(gòu)特征的表達(dá)［J］.紡織導(dǎo)報，2004(4):16-19.

［2］黃齊模.紡織品過濾材料［M］.北京:紡織工業(yè)出版社，1992:1-3.

［3］張清，張正德，魏海榮.多孔材料過濾精度表征方法［J］. 過濾與分離，2000，10(1):33-37.

［4］王同慶.過濾材料主要性能參數(shù)關(guān)系［J］.過濾與分離，2000，10(1):30-32.

Study on relation between pore size of nonwovens and filtration characteristic

Wu Songmei，Yuan Chuangang
(Anhui Vocational and Technical College)

The pore size and permeability and filtration characteristic of meltblown and needle-punched nonwovens were tested，and the pore size and distribution had important effect on filtration property.Compare with meltblown and needle-punched nonwovens，the filtration efficiency and filtration resistance of the former were higher.

nonwoven filtration material，filtration characteristic，pore size

TS171

A

1004－7093(2010)01－0012－03

2009－07－23

武松梅，女，1979年生，講師。主要從事非織造方面的研究。