實驗操作得出關(guān)鍵數(shù)據(jù)

　　隨著我國工業(yè)化進程的加快，空氣過濾材料的應(yīng)用將越來越廣泛，過濾材料的用量預(yù)計也將以每年兩位數(shù)的速度遞增。而非織造過濾材料作為一種新型的紡織過濾材料，以其優(yōu)良的過濾性能、高產(chǎn)量、低成本、易與其他過濾材料復(fù)合且容易在生產(chǎn)線上進行打褶、折疊、模壓成型等深加工處理的優(yōu)點，逐步取代了傳統(tǒng)的機織和針織過濾材料在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并且用量越來越大。

　　隨著半導(dǎo)體工業(yè)、電子工業(yè)和精密儀器工業(yè)等行業(yè)的進步，對工廠和人類生活環(huán)境中空氣的潔凈程度要求越來越高。特別是在生物制品、藥品等生產(chǎn)和包裝過程中，對環(huán)境污染的控制變得更為重要，“凈室”成為不可缺少的要素之一。

　　實驗操作得出關(guān)鍵數(shù)據(jù)

　　非織造過濾材料做成的空氣過濾器，其性能主要是通過壓力損失、初阻力、過濾效率和容塵量來表示。由于過濾效率的不同，可以將過濾器的種類分為三類：粗塵級別(粗效)、中高功能過濾級別(中效)和超高功能過濾級別(高效)。

　　粗效過濾材料的生產(chǎn)方法有：針刺法、噴膠法，或者針刺法和噴膠法復(fù)合使用;產(chǎn)品一般應(yīng)用在廚房換氣扇過濾、吸塵器過濾，以及室內(nèi)空調(diào)進風(fēng)口和中央空調(diào)進風(fēng)口等。中效過濾材料的生產(chǎn)方法有：聚丙烯熔噴非織造布、SMS復(fù)合非織造布、細旦紡粘非織造布;產(chǎn)品一般應(yīng)用在中央空調(diào)過濾器、吸塵器過濾器、汽車空調(diào)過濾器和空氣清新機過濾器的過濾功能上。高效過濾非織造材料的生產(chǎn)方法大多數(shù)是由熔噴型非織造布與其他類型非織造布復(fù)合而成;可以用于對空氣潔凈程度要求很高的工廠、醫(yī)院、制藥廠等場所做終端過濾。

　　原料與儀器

　　SMS復(fù)合非織造布，其定量分別為15g/m2、25g/m2、40g/m2，實驗標記分別為SMS15、SMS25、SMS40(浙江三象新材料有限公司提供);SS復(fù)合非織造布，定量為40g/m2，實驗標記為SS40(浙江三象新材料有限公司提供);熔噴高溫濾材，定量為40g/m2，實驗標記為M40(天津泰達材料有限公司提供);YG141型織物厚度儀;YG(B)026D電子萬能機械強力測試機，圓形夾具內(nèi)徑25mm，彈子直徑20mm;YG461H全自動透氣測量儀;SX-L1050濾料實驗臺。

　　試樣的制備

　　上述原料中，1號、2號和3號都是SMS在線復(fù)合非織造布，它們都是由聚丙烯切片經(jīng)過熔融擠壓紡絲而成，不同之處在于三種樣布具有不同的克重。4號是SS在線復(fù)合非織造布，5號為熔噴非織造布，使用的原材料同樣是聚丙烯切片。

　　厚度測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。YG141型織物厚度儀壓腳面積為25cm2，取直徑大于壓腳直徑5cm以上的試樣五塊(可不裁樣，測試點均勻分布，取五個測試點)，壓塊質(zhì)量為20kg進行測試，最后取平均值和CV值。

　　測試前，先將厚度計清零，將布自然平放在夾頭中間，讀取測試數(shù)據(jù)，精確到0.01mm。首先在壓強為0.1KPa時加壓10s，記錄試樣厚度，測10塊;然后在壓強為0.5KPa時加壓10s，記錄試樣厚度，測10塊，計算試樣壓縮率，判斷屬于何種類型。(目測可確定的不做)

　　普通型：壓強0.5KPa， 10s，測10塊

　　膨松型：壓強0.2KPa， 10s，測10塊

　　土工布：壓強2.0KPa， 30s，測10塊

　　均勻度測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。在纖網(wǎng)輸出處，用樣板沿機器縱向及橫向各取若干，試樣采用天平逐一稱重，計算均方差和變異系數(shù)。樣板的尺寸根據(jù)使用場合與測試精度要求而有不同，一般在車間現(xiàn)場使用的試樣尺寸為20cm×20cm及40cm×40cm兩種。如果要測定纖網(wǎng)的長片段不勻，則沿纖網(wǎng)輸出方向要間隔一定時間取樣多次。如果改換工藝參數(shù)后測試，則取樣塊數(shù)和測試次數(shù)須增多，待纖網(wǎng)基本穩(wěn)定后方可轉(zhuǎn)入正常測試。

　　斷裂強力測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行實驗。采用條樣法，即試樣整個寬度被夾持器夾持的織物拉伸實驗。每塊樣品分別取MD、CD各5塊，試樣的尺寸大小為50mm×200mm。

　　校準強力試驗機的零位。調(diào)整強力試驗機的名義夾持距離為200±1mm，拉伸速度為100±1mm/min。在夾鉗中心位置夾持試樣，并在試樣下端施加預(yù)張力，確保試樣縱向軸線與夾鉗鉗口線成直角，然后旋緊上下夾鉗。開動機器，以100mm/min的拉伸速度拉伸試樣至斷裂。記錄最大斷裂強力及斷裂伸長或記錄每個試樣的強力-伸長曲線。最后計算各個試樣的縱、橫向斷裂強力和斷裂伸長率的平均值。

　　撕裂強力測試

　　空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。采用平行法取樣，縱橫向各5塊，尺寸大小為100mm×50mm，用樣板在試樣上畫等腰梯形，并在規(guī)定處剪一個10mm的切口。

　　設(shè)定兩夾鉗的距離為25mm，拉伸速度為100mm/min，選擇適宜的負荷范圍，使斷裂強力落在滿刻度10%~90%范圍內(nèi)。沿梯形不平行兩邊夾住試樣，使切口位于兩夾鉗中間，梯形短邊保持拉緊，長邊處于折皺狀態(tài)。啟動儀器，如果有條件用自動記錄儀記錄撕破強力，單位用牛頓(N)，最后計算縱向與橫向五塊試樣的平均值和變異系數(shù)。

　　頂破強力測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。將試樣放入夾布圓環(huán)內(nèi)并旋緊。設(shè)定彈子的下降速度為100mm/min~110mm/min之間。啟動儀器，如果有條件，用自動記錄儀記錄撕破強力，單位用牛頓(N)。最后計算五塊試樣的頂破強力的算數(shù)平均值，精確至小數(shù)點后一位。

　　透氣性測試

　　在溫度為20℃，相對濕度為36%的條件下進行測試，試樣壓差為100Pa。測試面積為20cm2。取試樣五塊，尺寸大小為100mm×100mm。將試樣夾在織物透氣儀的進氣孔上，按下固定織物的圓環(huán)。啟動儀器，待液晶顯示器上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定不在跳動選孔徑后，記錄下孔徑值以及透氣率，并計算各試樣透氣率的算數(shù)平均值及變異系數(shù)。

　　過濾性測試

　　在空氣溫度為20℃、相對濕度為65%的條件下進行測試。空氣中微粒在光的照射下發(fā)生光散射的現(xiàn)象，散射和微粒的大小、光波波長、微粒的折射率和對光的吸收特性等因素有關(guān)，微粒散射光的強度正比于微粒的表面積，通過激光粒子計數(shù)器記錄實驗前后空氣粒子數(shù)，來判定過濾器對粉塵的過濾效率。

　　數(shù)據(jù)分析確定最佳工藝

　　當空氣過濾材料用于醫(yī)用口罩或者防塵口罩時，在所要求產(chǎn)品性能相當?shù)那闆r下，產(chǎn)品的厚度越薄，使用起來也就越輕盈。厚度的大小可以直接影響產(chǎn)品的強力、透氣、過濾等系列性能問題。

　　SMS非織造布試樣的厚度隨著其克重的增加而逐漸變大;這是由于當單位面積內(nèi)非織造布的質(zhì)量增加時，纖維量增加，在單位面積內(nèi)的纖維堆積就會緊而厚，宏觀上就表現(xiàn)為非織造布的厚度增加。而在同一克重下，不同成網(wǎng)方式的非織造布的厚度關(guān)系為：熔噴非織造布厚度>SMS非織造布厚度>SS非織造布厚度。

　　SMS非織造布的不勻率隨著克重的增大而逐漸增加;這是由于紡粘和熔噴非織造布是鋪置成網(wǎng)，容易造成分布上的隨機不均勻，而纖網(wǎng)的定量增大，每層的纖維量也增加，也使得不勻率增加。對于采用不同生產(chǎn)方法的纖網(wǎng)，其不勻率呈現(xiàn)：SMS非織造布>SS非織造布>熔噴非織造布。

　　根據(jù)圖表可以看出，對于SMS空氣非織造過濾材料，隨著克重的增加，無論是縱向還是橫向的斷裂強力和伸長率都有上升的趨勢。這是由于SMS非織造布的結(jié)構(gòu)隨著厚度的增加而更加緊密和厚實，纖維間相互纏結(jié)，抱合增強，使得SMS非織造布斷裂時需要更大的力。

　　同時，同一克重的SMS非織造布縱向強力明顯大于橫向斷裂強力，這是因為纖網(wǎng)是沿著縱向輸出的，絕大部分纖維是沿著縱向排列的，因此纖維的強力大部分都貢獻在縱向上，而橫向強力主要靠纖維之間的纏結(jié)而形成。從圖表中也可以明顯地看出，在克重相同的情況下，不同成網(wǎng)方式的強力和伸長率也是不同的，具體表現(xiàn)為：SS非織造布的強力>SMS非織造布的強力>熔噴非織造布的強力。

　　實驗中，在每塊試樣上隨機選取10個部位進行透氣性能的測試，分別記錄液晶顯示屏所顯示的試樣透氣率，然后對每塊試樣的測試結(jié)果取平均值，分析整理數(shù)據(jù)并進行匯總，結(jié)果如下：

　　根據(jù)數(shù)據(jù)分析，SMS過濾非織造布的透氣性隨著其克重的增加而逐漸降低;這是由于非織造材料的透氣性取決于材料中空隙的大小和多少，而空隙的大小和數(shù)量隨著材料定量的增大而減小，定量增大也使得非織造布的面密度和體積密度增大，纖維間糾結(jié)更加緊密，同時纖維間縫隙也減小，從而其透氣性也逐漸下降。從圖中也可以明顯的看出，不同成網(wǎng)方式的過濾材料，其透氣性呈現(xiàn)：SS非織造布>熔噴非織造布> SMS非織造布。

　　實驗中，對7塊試樣每塊分別取3個部位進行過濾性能的測試，分別記錄其過濾阻力和過濾效率，對每塊的測試結(jié)果取平均值。

　　SMS非織造布的過濾效率隨著其克重的增加緩慢增大，這是由于影響過濾效率的主要因素有：纖網(wǎng)的厚度、纖維的細度及孔隙率等，樣品的克重越大，單位面積內(nèi)纖維的數(shù)量和纖網(wǎng)層數(shù)增多，纖維分布越雜亂，使粒子有更多的機會與單纖維碰撞和粘附，而不同成網(wǎng)方式的過濾材料，其過濾效率的關(guān)系是：熔噴非織造布> SMS非織造布> SS非織造布。