空氣凈化濾材過濾性能的實驗研究

楊曉平

摘要：隨著人類對空氣潔凈度要求的不斷提高，空氣過濾器在人們生產生活各個領域迅猛發展，已成為凈化空氣的重要手段，其中過濾材料性能的優劣直接影響著空氣過濾器的過濾能力，本文以水刺布濾材為例，通過實驗，研究分析濾材的透氣率、過濾效率、過濾阻力三者之間的相互關系，實驗所得結論可為今后高性能濾材開發研制提供幫助和啟示。

關鍵詞：無紡布；透氣率；過濾效率；阻力

1水刺布過濾材料簡介

無紡布是空氣過濾的典型濾材，具有使用廣泛性、技術成熟性、穩定性好等特點，制作工藝以熔噴、針刺、水刺、紡粘等工藝，經多道工序制成，與其他同級別濾材相比具有質量穩定，容塵較大、耐濕性強、壽命長等優點，無紡布是應用較早的過濾材料，技術發展成熟，生產成本低廉，近幾年，市場上出現了復合無紡布，過濾效率更高。

水刺非織造布，亦稱為水刺無紡布，又叫“射流噴網成布”，射流噴網的概念源于機械針刺工藝，所謂“射流噴網”，就是利用高壓水流刺入纖維網內，使纖維重新排列，相互纏繞，使原來松散的纖維網具有一定的強力和完整的結構（見圖1），在水刺工藝的過程中，不存在對纖維網的擠壓，從而提高最終產品的膨松度：不使用樹脂或粘合劑，保持纖維網固有的柔軟性，纖維網具有較高的機械強度，一般可達紡織品強度的80%～90%，纖維網可由任意品種的纖維相混合。水刺布外觀平整，手感柔軟，透氣性好，隨著水刺復合濾材的研發，其過濾性能優于原先的水刺布料，過濾效率逐漸提高，而過濾阻力控制在相對較小的范圍內。

為了進一步提高過濾效率，水刺布材料會覆上一層PTFE（聚四氟乙烯）薄膜，稱為空氣凈化膜，即以聚四氟乙烯為原料，經過膨化拉伸后形成一種具有微孔性的薄膜，將此薄膜用特殊工藝覆合在各種水刺布和基材上，成為新型過濾材料，該膜孔徑小，分布均勻，孔隙率大，透氣性好，水刺布覆膜濾材現已被廣泛使用。

2濾料過濾性能測試實驗

LZC-B型濾料綜合性能測試臺（如圖4所示）可分別用DEHS氣溶膠發生器，NaCl氣溶膠發生器或大氣對多種濾料進行阻力、流量、效率等性能測定，其人性化的設計，具有操作簡單、使用方便、使用范圍廣的特點。其技術參數見表1。

采用上述濾料測試臺并結合圖3所示的DOP過濾效率實驗裝置對某公司生產的水刺無紡布和水刺覆膜濾料進行過濾效率和過濾阻力以及透氣度的測試，實驗所用粒徑為0.3um，濾速為5.334cm/s，氣流流量為32L/min，有效測試面積為100c㎡，測試溫度為15-25℃，相對濕度54±10%。性能測試所得結果見表2。

3實驗結果分析與討論

從表2測試結果可知，水刺覆膜過濾材料的透氣性要差于水刺非覆膜無紡布，其原因是覆膜后的水刺布的厚度和面密度較之前的有所增加，使其透氣性變差；另外，在復合加工處理中，由于水針的作用，從微觀的角度來講，纖維與纖維之間，纖維與基布的紗線之間發生更為緊密的纏結，材料致密性提高，透氣度下降。

從表2中還可以發現過濾效率和過濾阻力的變化規律為：過濾效率變大，過濾阻力也變大。過濾效率降低，過濾阻力也降低，兩者的變化基本趨于一致。水刺覆膜過濾材料的過濾效率和過濾阻力要明顯高于水刺非覆膜無紡布。

此外，透氣性能越好，過濾阻力越小，透氣率可以間接表示過濾阻力。

4結論

①在本實驗中，樣品1號、2號為水刺無紡布覆膜濾材，在克重、厚度基本接近的條件下，其過濾效率、過濾阻力以及透氣率亦保持接近，其水刺覆膜工藝應該差不多，樣品3號、4號是1號、2號覆膜前的濾材，在其克重和厚度接近的情況下，其過濾效率、過濾阻力以及透氣率也基本相同。

②水刺覆膜過濾材料的過濾效率和過濾阻力均大于水刺非覆膜無紡布。endprint