非织造材料孔径与过滤性能关系的研究

武松梅 袁传刚

(安徽职业技术学院，合肥，230051)

非织造材料孔径与过滤性能关系的研究

武松梅 袁传刚

(安徽职业技术学院，合肥，230051)

对熔喷和针刺非织造过滤材料的孔径、透气性和过滤性能进行了测试，证明孔径的大小及分布对过滤性能有重要影响。熔喷非织造过滤材料与针刺非织造过滤材料相比较，前者有较高的过滤效率和较大的过滤阻力。

非织造过滤材料，过滤性能，孔径

非织造材料是由纤维构成的一种非连续、非均质的多孔体，由于其多孔的特性，对气体有良好的通透性，对粉尘等有吸附能力，可以作为各种气体的过滤材料。非织造材料的过滤性能与其多孔结构密切相关，如孔隙的形状、数量和大小分布等［1］。本文对随机收集的熔喷和针刺非织造过滤材料样品进行孔径、透气性和过滤性能测试，研究孔径与过滤性能的关系。

1 试验部分

1.1 孔径测试

过滤材料应具有较大的内表面和适当的孔隙，使之有能力捕获和吸附固体颗粒，并将其从混合物中分离出来［2］。要求过滤材料的孔隙结构既能阻挡或吸附颗粒物，又能保证一定的气体顺利通过。过滤材料的过滤作用是通过其内部的孔隙通道来实现的，因而其过滤效率在很大程度上取决于孔径的尺寸及分布。

1.1.1 测试方法

孔径测试方法一般可分为直接法和间接法两大类。直接法包括显微镜观察法、X射线小角度散射测量法等。间接法是利用一些与孔径有关的物理现象，通过实验测出各有关物理参数，并在“孔隙为均匀通直圆孔”的假设条件下，计算出孔隙的等效孔径。间接法主要有泡点法、压汞法和气体吸附脱附法等。直接法大多用来测量试样表面孔隙的大小，或金属网孔型的孔径;而有一定厚度或孔隙深度的多孔材料则大多采用间接测试方法。通过对过滤材料孔径的测试，可以判断出过滤材料孔径的大小及其孔径的分散程度［3］。

本研究采用间接法测试孔径。测试原理是在压力作用下使气体通过干、湿(被已知表面张力的液体饱和润湿)试样毛细孔，从气体流量的变化来分析和计算孔径分布和孔径大小。该项测试可获得样品的平均孔径、最大孔径和孔径分布等数据，对材料的孔隙结构能做出详尽的分析和判断。

1.1.2 测试结果

对6个熔喷非织造过滤材料样品(R1～R6)和3个针刺非织造材料样品(C1～C3)进行孔径测试，结果见表1和图1。

表1 孔径测试结果

图1 孔径分布测试结果

1.2 透气性测试

透气性是指在单位压差作用下单位面积过滤材料所通过的平均空气流量，是过滤材料气体通过性能的度量［4］。本研究按照产业用纺织品在压降为200 Pa的条件下测试样品的透气性，结果见表2。

表2 透气性测试结果

1.3 过滤性能测试

本研究采用计重法对非织造过滤材料的过滤性能进行测试，测试风速为0.5 m/s，结果见表3。

2 试验结果分析

从以上数据可以分析得出:

(1)熔喷类非织造过滤材料透气性比针刺过滤材料差。

表3 过滤性能测试结果

(2)熔喷类非织造过滤材料孔径分布范围在0～80 μm之间，孔隙平均直径较小;针刺类非织造过滤材料孔径分布范围在0～230 μm之间，孔隙平均直径较大。

(3)熔喷非织造过滤材料的过滤效率较高，过滤阻力较大;针刺非织造过滤材料过滤效率较低，过滤阻力较小。

针刺非织造过滤材料孔径分布分散程度高，针刺加工形成的微孔较大，大孔径的孔隙多，有很高的孔隙率，微孔为含尘气流提供了通道，导致过滤效率较低，过滤阻力低。根据透气性与孔径之间的关系，说明大部分气体都经大孔径孔隙流走。过滤材料的孔径大，不能有效地截留气流中的颗粒物，则通过过滤材料的颗粒物数量多，过滤效果差，因而很难达到理想的过滤效果。而熔喷非织造过滤材料的微孔小而多，纤维对颗粒物起到强烈的截留和阻筛作用，加之孔隙率较低，透气性较差，过滤效率高，过滤阻力大。

3 结论

(1)熔喷类非织造过滤材料孔径较小，孔径分散程度较低;针刺类非织造过滤材料孔径很大，孔径分散程度较高。

(2)非织造过滤材料孔径对过滤效率有直接的影响，随着非织造过滤材料孔径的增大，过滤效率降低。

(3)非织造过滤材料的最大孔径、最小孔径和平均孔径与过滤性能关系密切;孔径大小分布对非织造过滤材料的过滤性能有着重要的影响，孔径越大，孔径大小分布分散程度越大，过滤效率越低，过滤阻力越小。

［1］杨旭红.非织造材料基本结构特征的表达［J］.纺织导报，2004(4):16-19.

［2］黄齐模.纺织品过滤材料［M］.北京:纺织工业出版社，1992:1-3.

［3］张清，张正德，魏海荣.多孔材料过滤精度表征方法［J］. 过滤与分离，2000，10(1):33-37.

［4］王同庆.过滤材料主要性能参数关系［J］.过滤与分离，2000，10(1):30-32.

Study on relation between pore size of nonwovens and filtration characteristic

Wu Songmei，Yuan Chuangang
(Anhui Vocational and Technical College)

The pore size and permeability and filtration characteristic of meltblown and needle-punched nonwovens were tested，and the pore size and distribution had important effect on filtration property.Compare with meltblown and needle-punched nonwovens，the filtration efficiency and filtration resistance of the former were higher.

nonwoven filtration material，filtration characteristic，pore size

TS171

A

1004－7093(2010)01－0012－03

2009－07－23

武松梅，女，1979年生，讲师。主要从事非织造方面的研究。