熔喷法驻极工艺笔记

目前熔喷无纺布在过滤材料领域的应用非常广泛。自从20世纪70年代以来，各种荷电技术以及通过混合不同纤维的带电技术等各具特色的带静电过滤器得到了开发和利用。其直接的结果是导致了现在的静电驻极方法（工艺）。目前的驻极方法主要有静电纺丝法、电晕充电法、摩擦起电法、热极化法、低能电子束轰击法等。由于材料的静电驻极方法（工艺）不同，所形成的驻极体的性质亦大不相同。熔喷无纺布本身的过滤性能其实只有70%以下的，纯粹靠熔喷超细纤维的纤维细、空隙小、孔隙率高的纤维三维集合体的机械阻挡作用是不够的。不然，一味增加材料克重厚度反而会大大增加过滤阻力。所以熔喷过滤材料普遍都是会通过静电驻极的工艺对熔喷布进行添加静电电荷效应，利用静电的方法提升过滤效率，可以达到99.9%到99.99%。也就是KN95标准。驻极体空气过滤材料利用纤维本身驻极性，对粉尘静电吸附，捕获细菌和病毒。以超细纤维三维聚集高孔隙率和纤维开放式静电驻极体性能提供高效低阻的过滤品质。驻极抗菌熔喷布的作用机理是驻极体产生的强静电场和微电子流刺激细菌，使其蛋白质和核酸变异损伤，破坏细菌的表面结构，导致细菌死亡，电气石本身释放负离子阻断了一些细菌微生物的代谢过程，这包括呼吸系统，酶的活性，来自细胞壁的物质传递，从而抑制细菌细胞起到抗菌作用。熔喷驻极过滤材料主要是通过机械阻挡和静电吸附双重作用来捕获粒子。机械阻挡作用与材料的结构以及性质密切相关：当熔喷布经过电晕充电后带有几百到几千伏电压，由于静电的排斥作用使纤维扩散成网状孔洞，纤维间的尺寸远大于粉尘的尺寸，从而形成一种开放式结构。当粉尘经过熔喷过滤材料时，静电作用不仅能有效吸引带电粉尘粒子，而且以静电感应效应捕获极化的中性粒子。材料静电势越高，材料的电荷密度越大，带点电荷越多，静电作用越强。电晕放电能大大提高聚丙烯熔喷布的过滤性能。加入电气石微粒能有效改善驻极效益，过滤效率增加，过滤阻力降低，纤维表面电荷密度增加，纤网贮存电荷能力也增强。加入6%的电气石驻极综合效果较好。太多驻极材料反而会增加载流子的移动中和现象。驻极工艺随着充电电压的增加，熔喷驻极体材料表面静电势增大，这是因为随着充电电压的增大，主机材料的极化电场增强，到样品表面的电荷增多，所以静电势增大。随着存放时间的增大，在驻极材料表面的静电势有所衰减，在不同的充电电压下材料表面点时静电衰减的趋势相同，保留率相差不大，并且在30天左右趋于稳定。这说明聚丙烯熔喷布有良好的静电性能，充电电压越大，电场强度越大，材料表面的静电势就越大，但是不能超过一定限度，如果充电电压超过10Kv时，就会出现火花放电仙此昂，导致材料被击穿，所以应谨慎选择充电电压。驻极体空气过滤材料要求材料的储存电荷密度大，其电荷密度的储存寿命长及储存电荷稳定性强等等。而储存电荷的稳定性主要取决于材料性质、充电方法、电荷分布状态、储存的环境条件等。根据上述要求，就静电驻极体的性质而言，电晕放电法是目前最佳的静电驻极方法；热极化法在环境相对稳定时也是一种较好的静电驻极方法；摩擦起电法要在试验中进一步完善；静电纺丝法需要科技的进一步发展；低能电子束轰击法需要改进和简化静电驻极的工艺。熔喷静电驻极的工艺是事先在PP聚丙烯聚合物中加入电气石、二氧化硅、磷酸锆等无机材料，然后在卷布前通过静电发生器针状电极电压5-10KV一组或多组电晕放电的方式对熔喷材料带上电荷，施加高压时针尖下方的空气产生电晕电离，产生局部击穿放电，载流子通过电场的作用，而沉积到熔喷布表面，一部分载流子会深入表层被驻极母粒的陷阱捕获，从而使熔喷布成为驻极体过滤材料。此电晕过程的电压和相比高压200Kv左右的放电是小了一点，相比没那么多臭氧产生。充电距离和充电电压的作用使反效的。随着充电距离越远，材料俘获的电荷越少。在常温常湿条件下，PP熔喷驻极材料具有很好的电荷储存稳定性能，但是当样品在高湿环境时，由于水分子中的极性基团，大气中的异性粒子对纤维上电荷的补偿效应，而造成电荷的大量损失。电荷随着湿度增加下降，并且越来越快。驻极体材料用钛酸钡陶瓷等铁电体(见铁电性)可以制成驻极体,它除与铁电本身的极化机制有关外,还与空间电荷有关。非极性材料制成的驻极体的极化主要由空间电荷所引起。有两种类型的空间电荷,一种称为同号电荷,另一种称为异号电荷。前者归因于电介质和电极间存在电导或在强电场作用下在电介质表面附近出现电击穿,使电极对电介质发生电荷注入;这样注入的空间电荷的极性与相邻电极相同。异号电荷的极性则与相邻电极相反,这主要归因于电介质中电荷的分离和捕获。极性电介质中的偶极子取向形成的驻极体电荷是另一类型的异号电荷。非极性聚合物的聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等均可制成长寿命