目前熔噴無紡布在過濾材料領域的應用非常廣泛,目前的駐極方法主要有靜電紡絲法、電暈充電法、摩擦起電法、熱極化法、低能電子束轟擊法等。由於材料的靜電駐極方法(工藝)不同,所形成的駐極體的性質亦大不相同。
熔噴無紡布本身的過濾性能其實隻有70%以下的,純粹靠熔噴超細纖維的纖維細、空隙小、孔隙率高的纖維三維集合體的機械阻擋作用是不夠的。不然,一味增加材料克重厚度反而會大大增加過濾阻力。所以熔噴過濾材料普遍都是會通過靜電駐極的工藝對熔噴布進行添加靜電電荷效應,利用靜電的方法提升過濾效率,可以達到99.9%到99.99%。也就是KN95標準。
駐極體空氣過濾材料利用纖維本身駐極性,對粉塵靜電吸附,捕獲細菌和病毒。以超細纖維三維聚集高孔隙率和纖維開放式靜電駐極體性能提供高效低阻的過濾品質。駐極抗菌熔噴布的作用機理是駐極體產生的強靜電場和微電子流刺激細菌,使其蛋白質和核酸變異損傷,破壞細菌的表麵結構,導致細菌死亡,電氣石本身釋放負離子阻斷了一些細菌微生物的代謝過程,這包括呼吸係統,酶的活性,來自細胞壁的物質傳遞,從而抑製細菌細胞起到抗菌作用。
熔噴駐極過濾材料主要是通過機械阻擋和靜電吸附雙重作用來捕獲粒子。機械阻擋作用與材料的結構以及性質密切相關:當熔噴布經過電暈充電後帶有幾百到幾千伏電壓,由於靜電的排斥作用使纖維擴散成網狀孔洞,纖維間的尺寸遠大於粉塵的尺寸,從而形成一種開放式結構。
當粉塵經過熔噴過濾材料時,靜電作用不僅能有效吸引帶電粉塵粒子,而且以靜電感應效應捕獲極化的中性粒子。材料靜電勢越高,材料的電荷密度越大,帶點電荷越多,靜電作用越強。電暈放電能大大提高聚丙烯熔噴布的過濾性能。加入電氣石微粒能有效改善駐極效益,過濾效率增加,過濾阻力降低,纖維表麵電荷密度增加,纖網貯存電荷能力也增強。加入6%的電氣石駐極綜合效果較好。太多駐極材料反而會增加載流子的移動中和現象。
駐極工藝
隨著充電電壓的增加,熔噴駐極體材料表麵靜電勢增大,這是因為隨著充電電壓的增大,主機材料的極化電場增強,到樣品表麵的電荷增多,所以靜電勢增大。
隨著存放時間的增大,在駐極材料表麵的靜電勢有所衰減,在不同的充電電壓下材料表麵點時靜電衰減的趨勢相同,保留率相差不大,並且在30天左右趨於穩定。這說明聚丙烯熔噴布有良好的靜電性能,充電電壓越大,電場強度越大,材料表麵的靜電勢就越大,但是不能超過一定限度,如果充電電壓超過10Kv時,就會出現火花放電仙此昂,導致材料被擊穿,所以應謹慎選擇充電電壓。
駐極體空氣過濾材料要求材料的儲存電荷密度大,其電荷密度的儲存壽命長及儲存電荷穩定性強等等。而儲存電荷的穩定性主要取決於材料性質、充電方法、電荷分布狀態、儲存的環境條件等。根據上述要求,就靜電駐極體的性質而言, 電暈放電法是目前最佳的靜電駐極方法;熱極化法在環境相對穩定時也是一種較好的靜電駐極方法;摩擦起電法要在試驗中進一步完善;靜電紡絲法需要科技的進一步發展;低能電子束轟擊法需要改進和簡化靜電駐極的工藝。
熔噴靜電駐極的工藝是事先在PP聚丙烯聚合物中加入電氣石、磷酸鋯、二氧化矽等無機材料,然後在卷布前通過靜電發生器針狀電極電壓5-10KV一組或多組電暈放電的方式對熔噴材料帶上電荷,施加高壓時針尖下方的空氣產生電暈電離,產生局部擊穿放電,載流子通過電場的作用,而沉積到熔噴布表麵,一部分載流子會深入表層被駐極母粒的陷阱捕獲,從而使熔噴布成為駐極體過濾材料。
此電暈過程的電壓和相比高壓200Kv左右的放電是小了一點,相比沒那麽多臭氧產生。
充電距離和充電電壓的作用使反效的。隨著充電距離越遠,材料俘獲的電荷越少。
在常溫常濕條件下,PP熔噴駐極材料具有很好的電荷儲存穩定性能,但是當樣品在高濕環境時,由於水分子中的極性基團,大氣中的異性粒子對纖維上電荷的補償效應,而造成電荷的大量損失。電荷隨著濕度增加下降,並且越來越快。
最後說幾個常見的熔噴調試幾個導致不達標的小問題
1、聚丙烯溶脂不夠高(溫度過高時斷纖維過多)
2、模頭的精度不夠或者溫度略低(導致出絲不良,過高溫氣流無法完全伸展)
3、電極電壓不夠或者不穩定(加多種靜電母粒或者,增大靜電場等)
各種應對調試措施有正反麵,整個檢測靈活調整單一控製變量測原因
未靜電處理的效率30-50。如果想到達80-90,必須做的很厚,這樣會影響呼吸性能,所以現在的口罩提高過濾性隻能經過靜電處理,當然影響過濾性的因素還有很多。