静电纤维过滤网的开发与应用研究

冷纯廷+邢天宝

摘要：阐述了静电纤维过滤网的应用研究现状，重点分析了静电纤维过滤网在空调器中应用，探讨了静电纤维过滤网在空调器中应用的发展前景。

关键词：静电纤维过滤网，开发，应用，研究、前景

中图分类号：TS194

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）14-0286-03

1 静电纤维过滤网的应用研究现状

静电纤维过滤网是一种高科技、高性能、高附加值的新型净化材料。20世纪初，美国3M公司发明了静电纤维过滤网制作方法专利，一直以来这一先进生产技术被美国3M公司所垄断。多年来，虽然国内外大专院校、科研院所一直在研究这一课题，但都没有突破性进展。吉林省华纺静电材料科技有限公司，在大专院校和科研院所的大力支持和帮助下，成功研制无油剂、无气味、带静电纤维，并获得国家发明专利（ZL2013.1017 XXXX.7），填补了国内空白，打破了美国3M公司多年的技术垄断。这一具有自主知识产权的专利产品，为国内净化材料行业提供了一种高科技、高性能、高附加值的新材料，它极大地推动了我国净化材料行业的快速发展，使我国的净化材料生产技术水平跨上了一个更高的台阶。静电纤维过滤网的研制成功，对净化材料行业具有里程碑的重要意义。

美国3M公司发明的静电纤维过滤网，在国际市场上得到了广泛的应用，并受到了广大用户的一致认可。由于价格昂贵，国内净化材料市场应用量比较少。20世纪末，台湾花重金引进了美国3M公司的静电纤维过滤网生产技术，产品价格也相对低一些，这样国内净化材料市场才逐渐开始应用静电纤维过滤网。静电纤维过滤网在国内净化材料市场上应用，最先是应用在防护口罩上。目前，国内防护口罩滤网多数采用超细纤维熔喷非织造布过滤网，一般售价较低，防护效果一般，最大的缺点是空气阻力大，口罩透气性不好。而国外进口的防护口罩，一般售价比较高，是国产防护口罩的2～3倍。可从防护效果考虑，人们宁可多花钱也购买进口防护口罩。其原因是国产防护口罩佩戴透气性差，戴着有一种发闷的感觉，佩戴时间久甚至容易导致人心脏病发作，防护效果也不是十分理想。使用美国产或台湾产的静电纤维过滤网加工的防护口罩，检测结果各项技术指标远远好于熔喷非织造布过滤网口罩，同时，佩戴时舒适透气卫生，能起到真正的防护作用。近几年来，国内净化材料市场已经逐渐认识并开始批量应用静电纤维过滤网。尤其在空调器、室内外空气净化器中，应用量越来越大。

传统的空调器，就是用来制作冷风和暖风，冬季可以调节室内温度，夏天可以为人们带来清凉的冷空气。然而，当人们逐渐进入小康社会，生活质量要求越来越高，空调器不仅能够提供冷暖空气，而且还要同时提供湿度适宜、负氧离子充足、粉尘浓度达标的清新空气，使人们生活在良好空气环境中，从而实现提高现代化生活质量的标准。这就给空调器制造商提出了一个更高的要求，必须对传统的空调器进行创新改造，以适应高科技、新形势发展的需要。新一代空调器由此应运而生，其必须具备空气净化功能、加湿功能、产生负氧离子功能等，空气净化不仅要将室内空气中的粉尘颗粒过滤掉，而且还要保证在滤除灰尘的同时将空气中各种病毒、细菌和其他有害污染物彻底清除掉，以确保室内空气绝对清新。为此空调制造商到处寻找过滤材料，普通的过滤网只能过滤清除掉PM_2.5粉尘颗粒，并不能具有杀菌、灭菌、抑制过滤网上细菌繁殖的功能，反而形成二次污染，损害人体健康。

然而，吉林华纺发明研制的静电纤维过滤网，既能高效地过滤清除掉室内空气中PM_2.5粉尘颗粒，还能有效过滤掉人们肉眼无法看到的室内空气中微细粉尘颗粒（直径0.001～1.000 μm），同时还具有杀菌灭菌功能，可有效杀死室内空气中的各种细菌、病毒杆菌和其他有害污染物，对人体起到绝对的保障作用。使人们生活在温湿度适宜、空气清新、负氧离子充足、无任何污染的空气环境当中，这才是真正的现代化高质量生活，因此，静电纤维过滤网的作用是与我们每一个人的幸福生活息息相关的。

从产品的性价比进行分析，台湾产静电纤维过滤网技术应用性能指标与美国3M公司产品基本相同。可是从产品价格上比较，美国3M公司产品在20～30万元人民币/t，而台湾产静电纤维过滤网售价只是美国产品价格的55%左右，所以，国内净化材料市场基本还能够接受。吉林省华纺静电材科技有限公司的无油剂、无气味、带静电纤维是自己发明的专利产品，加工成的静电纤维过滤网售价5～6万元/t，只是美国产品价格的1/5～1/4，与台湾产品相比较，也只是台湾产品价格的50%左右。可是，技术应用指标基本相同，吉林省华纺静电材科技有限公司（以下简称吉林华纺）生产的静电纤维售价只有2～3万元/t；静电纤维过滤网的销售价格也没有超过6万元/t。产品的性价比比较合理，国内净化材料市场易于接受，而且在国内市场上受到广大用户的一致好评，市场占有率逐渐攀升，现已经成为国内净化材料市场的佼佼者。

2 国内外静电纤维过滤网的综合对比分析

2.1 市场占有率和经济指标对比分析

美国3M公司的静电纤维过滤网，虽然投放市场多年，但由于价格原因，在我国国内一直应用很少，市场占有率并不高。国内净化材料市场对静电纤维过滤网的需求量也非常大，早些年美国产品价格太贵，市场接受不了。近些年台湾产品技术应用性能与美国产品相差无几，价格上又有一定的竞争优势，所以逐渐打入国内净化材料市场。据有关部门报道，2013年以前国内净化材料市场应用静电纤维过滤网总量没有超过10 t（约10万m²）。2014年静电纤维过滤网在国内净化材料市场的占有率为10.5%，其中进口产品比例14.3%；台湾产品比例59.1%；吉林华纺产品比例26.6%。2015年静电纤维过滤网在国内净化材料市场的占有率上升为12.4%，进口产品比例为7.2%；台湾产品比例为37.5%；吉林华纺产品比例为55.3%。2016年静电纤维过滤网在国内净化材料市场占有率达到了18.3%，进口产品比例为3.3%；台湾产品比例为28.4%；吉林华纺产品比例为68.3%。随着无油剂、无气味、带静电纤维过滤网应用市场的逐渐成熟，预计未来几年其产品的市场占有率每年将会以5%～10%的速度递增。进口静电纤维过滤网，由于价格昂贵，逐渐会被国内净化材料市场所淘汰。台湾产静电纤维过滤网与吉林华纺产品相比较，静电性能基本相同，价格上也没有優势可言，所以，市场占有率也会逐渐减少。吉林省华纺静电材料科技有限公司的专利品牌产品，在国内净化材料市场上的占有率会越来越高，也将会创造出良好的社会效益和经济效益。国内外静电纤维过滤网在国内净化材料市场占有率和价格比较结果如表1所示。

2.2 国内外静电纤维过滤网技术指标对比分析

传统空调器用过滤网一般都是100目以下尼龙网，不需更换，只要用水冲洗一下就可以继续使用。但是这种尼龙网只能过滤吸附PM₁₀以上的粉尘颗粒，对PM_2.5及以下粉尘颗粒根本起不到过滤作用，更谈不上对室内空气净化效果。采用静电纤维过滤网，一般都是针刺法生产的非织造布静电纤维过滤网，其特点是针刺密度较小，透气量大，厚度一般也比较小，表面平整，克重范围在80～120 g/m²。这样的静电纤维过滤网高效低阻，空调器能耗小、节省空间、噪音低、空气净化效果好。与同克重的熔喷非织造布过滤网相比较，透气量能提高几倍，所以，新型空调器安装静电纤维过滤网，不仅能起到高效净化室内空气的效果，而且又具有杀死细菌、病毒杆菌和空气中其他有害污染物的作用，同时，还能抑制细菌繁殖，控制二次污染。一般家庭使用的新型空调器，静电纤维过滤网更换的周期在半年左右；办公室用新型空调器静电纤维过滤网的更换周期在一年以上。使用吉林华纺生产的静电纤维过滤网，更换一次只需80～100元，非常简单方便。

静电纤维过滤网表面都具有较大的静电电荷和静电场，在静电电荷和静电场库仑力的共同作用下，能够提高过滤网的过滤效率，起到良好的空气净化效果。静电纤维过滤网的表面带有负电荷，空气中的PM_2.5粉尘颗粒多数带有正电荷，特别容易被静电纤维过滤网吸附和捕获，空气中带负电荷的PM_2.5粉尘颗粒在静电纤维过滤网静电场库仑力的作用下被极化，也会全部被静电纤维过滤网吸附和捕获，而且吸附捕获效果是任何过滤网所无法比拟的。另外，静电纤维过滤网与普通过滤网相比较，还具有特殊的功能，静电场和静电电荷能够有效杀死空气中的各种细菌和其他有害污染物，对小于PM_2.5的微细粉尘颗粒（直径0.001～1.000 μm）吸附捕获效果也非常理想。同时，静电纤维过滤网还能抑制细菌繁殖，起到控制二次污染的作用。因此，静电纤维过滤网是一种高效低阻、多功能新型净化材料。

国内外静电过滤网一般有两种制作方法：一种是采用驻极体切片首先加工成静电纤维，然后采用静电纤维加工成各种静电纤维过滤网；另一种方法是采用熔喷非织造布施加电压使非织造布形成驻极体，加工成静电过滤网。美国3M公司、台湾、吉林华纺生产的静电纤维及过滤网都是采用第一种制作方法。现将国内外静电纤维过滤网各项技术性能指标进行比较，对比结果如表2所示。

3 静电过滤网的加工方法对比分析

自20世纪初，美国3M公司发明静电纤维过滤网以来，对净化材料市场产生了巨大的影响，国内外学者研究机构一直都在研究这一课题。美国的专利发明是采用驻极体原料加工成静电纤维，然后再将静电纤维加工成静电纤维过滤网，这种静电纤维过滤网在空气净化中得到了广泛的应用，而且效果非常理想，受到用户的高度评价，国外市场占有率逐年上升。为了得到静电过滤网，国内外专家学者采用驻极体的办法，对熔喷非织造布进行施加电压，形成驻极体静电过滤网。熔喷非织造布驻极体静电过滤网，在净化材料市场上也有一定的应用量，但是，与静电纤维加工成的静电纤维过滤网相比较，应用效果上还有一定的差距。尤其是空气阻力大，是静电纤维过滤网的几倍，另外，静电场衰减快，静电电荷面密度低，所以，作为空气净化材料，应用技术性能不是很理想。因此，静电纤维过滤网是新型空调器首选材料。国内外各种静电过滤网对比结果如表3所示。

4 静电纤维过滤网在空调器中应用的前景展望

静电纤维过滤网是一种高科技、高性能、高附加值的新材料，对于空调器提高技术性能、增强功能性来说是非常重要的。随着静电纤维过滤网应用技术的不断提高，今后净化材料市场上会出现各种各样的静电纤维过滤网，除针刺法非织造布静电纤维过滤网之外，还会有热轧法静电纤维过滤网、热熔法静电纤维过滤网、水刺法静电纤维过滤网等。当然，也不排除高科技的复合多功能静电纤维过滤网，这就为净化材料行业提供了更多的新材料，能开发出更多的创新过滤材料新产品，会推动净化材料行业更快地向前发展，应用技术水平还会迈上一个新的台阶。随着人们对静电纤维过滤网的不断了解，静电纤维过滤网应用市场会逐渐成熟，静电纤维过滤网的应用领域会更加广泛，发展空间也会更大。

除了防护口罩、空调器大量应用静电纤维过滤网之外，室内外空气净化器对静电纤维过滤网的需求量也相当大。2013年冬季，全国大面积出现空气雾霾以后，很多城市都被笼罩在雾霾空气中，雾霾给人们带来了巨大的身体伤害和烦恼，从此以后，人们开始认识和重视雾霾。当然雾霾产生的原因是多种多样的，从源头治理也是首要的，但是，科学有效地治理空气雾霾，就必须要对空气进行净化处理，使我们生存的周围空间空气良好，以保证人们的身体健康。室内外空气净化器就是应用于局部空间空气净化的一种新型设备，这种室内外空气净化设备逐步被人们所认识。目前，全国室内空气净化设备的生产厂商已达数百家，开发研制大型室外空气净化设备的厂商和研究机构也不少，今后会更多。室内外空气净化设备的核心部件就是各种高效的过滤网和过滤芯集成过滤组件，无论哪一种过滤网和过滤芯都无法与静电纤维过滤网相比拟，因为静电纤维过滤网是一种高效低阻的多功能过滤网，所以，静电纤维过滤网将来在室内外空气净化器的应用量也会越来越大。因此，静电纤维过滤网在我国净化材料行业具有广阔的发展前景。

参考文献：

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