想做出FFP2、FFP3熔喷布,驻极工艺必须吃透!

熔喷布市场对品质需求的越来越高,85流量95+之后,FFP2、FFP3也将逐渐成为主流需求。


而驻极工艺是影响熔喷布品质中极为重要的一环。今天,小编就要带大家来了解一下, 影响熔喷布驻极性能的因素有哪些?


首先,要分为材料结构性质驻极工艺条件两方面来观察:



01
材料结构性质对驻极性能的影



1、聚丙烯的结晶度

结晶度是结晶性聚合物的一个重要参数,对材料的物理机械性能有重要的影响。 影响结晶度的因素包括聚丙烯的规整度、成核剂等,但起主要作用的是规整度。材料的规整度和结晶度越高,空间电荷的稳定性越好,结晶能力也越强。

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图1:聚丙烯的XRD衍射图谱

有研究表明,成核剂对PP的结晶行为有明显影响。一般来说成核剂能提高PP的结晶温度, 使其结晶度增大,结晶速率加快。所以一般通过结晶温度提高来评价成核剂的作用,PP结晶温度提高得越多,成核剂就越有效。当成核剂使PP在较高温度下成核结晶, 形成完善性高的结晶时, 在一定程度上可改善材料空间电荷的稳定性。

2、纤维细度

纤维细度是决定滤材过滤效率和压损的重要参数之一。在过滤材料的定量相同时, 纤维越细, 滤材的表面积越大,过滤系数大,吸附效果越好。

表1:纤维平均直径与熔喷非织造材料初始过滤性能的关系

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表中可看出,在纤网其他参数不变时,纤维直径越小,其初始过滤效率越高,初始表面静电势也较高。此外,由于材料表面电荷强度与过滤效率成正比关系, 所以当材料表面电荷较多,易于捕获更多的带电粒子,对过滤效率有利。但当纤维直径较大时,对应的过滤阻力较小,这对于高效低阻过滤材料的开发是有利的。

在实际储存过程中,材料的过滤效率会随着时间而变化,呈下降趋势,相比纤维直径大的,纤维直径小的样品,其过滤效率初始较高,随着存放时间的延长,所有样品的过滤效率都随时间而衰减,对于样品直径较小的,其过滤效率下降百分数较小,过滤效率保留率较高,因而过滤效率保持得较持久。

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图2:不同纤维平均直径下各样品的表面电位衰减图

3、材料的孔径

过滤材料的孔径是决定材料过滤精度的重要参数,决定表面过滤的效果好坏。多孔过滤材料的过滤作用是通过其内部的微孔通道来实现,所以 熔喷材料的过滤精度在很大程度上取决于其微孔尺寸

表2:纤维孔径与样品初始过滤效率和初始表面静电势的关系

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表中也可看到,孔径对材料初始表面静电势并无太大影响。基本集中在6.5kV左右。但是,孔径小的样品其初始过滤效率较高。随着存放时间的延长,材料的过滤效率都随时间而逐渐下降,最终稳定在某一值。所以从某种程度上来说,孔径小的材料,过滤性能和驻极性能都较好。

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图3:不同孔径下样品的过滤效率变化趋势图

02
驻极工艺条件对驻极性能的影响


通常采用电晕充电对熔喷聚丙烯非织造材料进行驻极处理。 充电电压、充电时间、充电距离和环境湿度等对空气过滤材料所带静电荷的稳定性起到很大影响。

其中,充电电压对样品的驻极效果影响最明显,其次是环境湿度和充电距离,充电时间对样品的驻极效果影响最小。

1、充电电压

随着充电电压的增加,熔喷驻极非织造材料的过滤效率增大这是因为随着充电电压的增加,样品表面的驻极电荷增多,对颗粒物的吸附力增加,从而提高了过滤效率。

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图4:不同充电电压下样品的过滤效率变化趋势图

2、充电时间

随着充电时间的增加,熔喷驻极体材料的过滤效率增大,其影响规律和充电电压的影响类似。这是因为充电时间越多,样品表面俘获的电荷越多,可吸附的颗粒物越多,所以过滤效率越好。

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图5:不同充电时间下样品的过滤效能变化趋势图

3、充电距离

随着充电距离的增加,熔喷驻极体材料的过滤效率减小。这是因为充电距离越大,样品表面俘获的电荷越少,可吸附的颗粒物也随之减少,所以过滤效率会降低。

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图6:不同充电距离下样品的过滤效率变化趋势图

4、环境湿度

从理论上来说,经电晕充电的熔喷非织造材料在大气中存放时,环境温度对其熔喷驻极材料的电荷存储寿命没有明显的影响。但是 总体来看,不论是材料的过滤效率还是表面静电势,都会随着时间的延长而产生衰减现象,这对材料的使用来说是不利的。

如口罩中的熔喷材料,在生产出来后通常会放置较长时间才使用。在存放期间,材料的过滤性能和驻极性能会随时间而衰减,最坏的情况是材料在使用时己失效,几乎没有过滤作用。

对于熔喷驻极过滤材料,最理想的状态是材料的过滤性能和驻极性能保持在一定稳定水平而不变,但是 环境条件对材料的过滤性能及驻极性能,特别是电荷存储稳定性有一定影响。

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图7:不同环境湿度下样品的过滤效率变化趋势图

王牌搭档:巴塞尔650Y+美国PPM13774

如果你的熔喷布还通不过油性检测,推荐使用如下王牌搭档:
熔喷料:韩国巴塞尔MF650Y(茂金属法工艺)
驻极母粒:美国Techmer公司PPM13774(有机氟化高分子,有效锁住油性颗粒、细菌、病毒等)
咨询请致电 13602460517(微信同号)


03
改善熔喷材料驻极耐久性的方法


在选材上:

可从提高材料的结晶度入手,如选取等规度高的聚丙烯为原材料,或者进行掺杂改性,使材料形成微晶结构。同时,可提高材料的密实度,如减小纤维细度、增加材料的厚度、提高孔隙率等。

在驻极工艺上:

采用高压充电、减小充电距离、适当延长充电时间或者采用高温充电,驻极后进行热处理等,在一定程度上可提高材料的电荷储存稳定性。同时应注意将材料密封保存,尽量避免与潮湿环境条件的直接接触,在一定程度上有利于保持材料的电荷稳定性。

参考资料:

【1】论文《熔喷聚丙烯滤料驻极影响因素研究》 东华大学 姚翠娥 2014.1


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