空气净化滤材过滤性能的实验研究

杨晓平

摘要：随着人类对空气洁净度要求的不断提高，空气过滤器在人们生产生活各个领域迅猛发展，已成为净化空气的重要手段，其中过滤材料性能的优劣直接影响着空气過滤器的过滤能力，本文以水刺布滤材为例，通过实验，研究分析滤材的透气率、过滤效率、过滤阻力三者之间的相互关系，实验所得结论可为今后高性能滤材开发研制提供帮助和启示。

关键词：无纺布；透气率；过滤效率；阻力

1水刺布过滤材料简介

无纺布是空气过滤的典型滤材，具有使用广泛性、技术成熟性、稳定性好等特点，制作工艺以熔喷、针刺、水刺、纺粘等工艺，经多道工序制成，与其他同级别滤材相比具有质量稳定，容尘较大、耐湿性强、寿命长等优点，无纺布是应用较早的过滤材料，技术发展成熟，生产成本低廉，近几年，市场上出现了复合无纺布，过滤效率更高。

水刺非织造布，亦称为水刺无纺布，又叫“射流喷网成布”，射流喷网的概念源于机械针刺工艺，所谓“射流喷网”，就是利用高压水流刺入纤维网内，使纤维重新排列，相互缠绕，使原来松散的纤维网具有一定的强力和完整的结构（见图1），在水刺工艺的过程中，不存在对纤维网的挤压，从而提高最终产品的膨松度：不使用树脂或粘合剂，保持纤维网固有的柔软性，纤维网具有较高的机械强度，一般可达纺织品强度的80%～90%，纤维网可由任意品种的纤维相混合。水刺布外观平整，手感柔软，透气性好，随着水刺复合滤材的研发，其过滤性能优于原先的水刺布料，过滤效率逐渐提高，而过滤阻力控制在相对较小的范围内。

为了进一步提高过滤效率，水刺布材料会覆上一层PTFE（聚四氟乙烯）薄膜，称为空气净化膜，即以聚四氟乙烯为原料，经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜，将此薄膜用特殊工艺覆合在各种水刺布和基材上，成为新型过滤材料，该膜孔径小，分布均匀，孔隙率大，透气性好，水刺布覆膜滤材现已被广泛使用。

2滤料过滤性能测试实验

LZC-B型滤料综合性能测试台（如图4所示）可分别用DEHS气溶胶发生器，NaCl气溶胶发生器或大气对多种滤料进行阻力、流量、效率等性能测定，其人性化的设计，具有操作简单、使用方便、使用范围广的特点。其技术参数见表1。

采用上述滤料测试台并结合图3所示的DOP过滤效率实验装置对某公司生产的水刺无纺布和水刺覆膜滤料进行过滤效率和过滤阻力以及透气度的测试，实验所用粒径为0.3um，滤速为5.334cm/s，气流流量为32L/min，有效测试面积为100c㎡，测试温度为15-25℃，相对湿度54±10%。性能测试所得结果见表2。

3实验结果分析与讨论

从表2测试结果可知，水刺覆膜过滤材料的透气性要差于水刺非覆膜无纺布，其原因是覆膜后的水刺布的厚度和面密度较之前的有所增加，使其透气性变差；另外，在复合加工处理中，由于水针的作用，从微观的角度来讲，纤维与纤维之间，纤维与基布的纱线之间发生更为紧密的缠结，材料致密性提高，透气度下降。

从表2中还可以发现过滤效率和过滤阻力的变化规律为：过滤效率变大，过滤阻力也变大。过滤效率降低，过滤阻力也降低，两者的变化基本趋于一致。水刺覆膜过滤材料的过滤效率和过滤阻力要明显高于水刺非覆膜无纺布。

此外，透气性能越好，过滤阻力越小，透气率可以间接表示过滤阻力。

4结论

①在本实验中，样品1号、2号为水刺无纺布覆膜滤材，在克重、厚度基本接近的条件下，其过滤效率、过滤阻力以及透气率亦保持接近，其水刺覆膜工艺应该差不多，样品3号、4号是1号、2号覆膜前的滤材，在其克重和厚度接近的情况下，其过滤效率、过滤阻力以及透气率也基本相同。

②水刺覆膜过滤材料的过滤效率和过滤阻力均大于水刺非覆膜无纺布。endprint