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熔喷布小知识过滤率、克重、国内现状、静电问

作者:admin日期:2021-08-30阅读
        目前熔喷布主要数据是指熔喷布的过滤率,主要分为80%颗粒物过滤率(以下的工业熔喷布,此熔喷布的用途主要用于工业用途,做过滤、保暖、隔离等工业用途,也可以用此材料生产用于伐木场、家俱厂、面粉厂等有颗粒物扩散的渠道使用场景的防尘口罩的生产。
        过滤率在80%-90%的熔喷布可以用来生产防护型口罩,这类熔喷布已经从工业级过度到民用级了,在这个过滤范围的熔喷布一般只是提升了过滤效率,对特殊的场景起不到防护作用,比如血液红细胞,白细胞等分子的过滤不起作用,同时对油性颗粒物的过滤效果也不是非常理想。
        过滤率在90%-95%的是目前市场上生产一般防护口罩所使用的熔喷布,这个级别的熔喷布基本已经处于民用级熔喷布的入门级材料。此段过滤率的熔喷布对于油性物过滤效果逐渐体现,但是依然非常低。
        过滤率在95%-98%的是目前市场上生产KN95防护口罩所使用的熔喷布,这个级别的熔喷布基本已经处于民用级熔喷布的中级材料。此段过滤率的熔喷布对于油性物过滤效果逐渐增强,其中熔喷布克重高的对油性物以及欧洲标准的FFP1,FFP2已经可以实现,但是由于产品质量的问题95熔喷布的过滤效果要是完全按欧洲标准的话是达不到的,因为对油性颗粒物的过滤还无法达到95%的阻隔效果。
        过滤率在99%的是目前市场上生产高质量出口型KN95防护口罩所使用的熔喷布,这个级别的熔喷布基本已经处于民用级熔喷布的高级材料。此段过滤率的熔喷布对于油性物过滤效果对油性物以及欧洲标准的FFP1,FFP2已经可以实现,对油性颗粒物的过滤可以达到95%的阻隔效果。同时这个级别的熔喷布可以对血液透析率能够达到30%以上。
        过滤率在99.5%以上的是目前市场上生产高质量出口型KN95防护口罩,以及医用外科口罩所使用的熔喷布,这个级别的熔喷布基本已经处于医用级熔喷布的高端材料。此段过滤率的熔喷布对于油性物过滤效果对油性物以及欧洲标准的FFP1,FFP2已经可以实现,甚至FFP3都可以达到,其中最重要的指标是对油性颗粒过滤效果可以达到99%以上。
熔喷布的克重
 
        熔喷布的克重一方面可以认为是熔喷布的质量或品质,但是这里的质量并不能单纯用克重来表达。
        25克克重的熔喷布目前市场比较普遍,主要用于生产3层一次性防护口罩,一次性医用口罩,一次性医用外科口罩。
        35克克重的熔喷布,主要用于生产高品质的3层一次性防护口罩,一次性医用口罩,一次性医用外科口罩,和普通KN95级别的防护口罩具体标准是GB2626-2006。
        45克克重的熔喷布目前市场比较普遍,主要用于生产超高品质的3层一次性防护口罩,一次性医用口罩,一次性医用外科口罩,和高品质的KN95级别的防护性口罩,以及可以用于生产KN95医用型口罩,标准是GB19683-2010。
        50克克重的熔喷布是政府管控物资,主要用于生产超高品质的3层一次性医用外科口罩,和高品质的KN95医疗级防护口罩,标准是GB19683-2010。
 
熔喷布的国内现状
 
        中国国内生产熔喷布的原材料是聚丙烯。聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物。是石油化工的产物,系白色蜡状材料,外观透明而轻。密度为0.89~0.91g/cm3,小于水的密度,易燃,熔点165℃,在155℃左右软化,使用温度范围为-30~140℃ 。在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀,能在高温和氧化作用下分解。聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、食品、药品包装,总之聚丙烯应用十分广泛。熔喷布就是属于纤维制品,由于生产工艺的不同,被称为熔喷布,其生产过程就是利用熔喷机喷射聚乙烯纤维而产生的一种纤维材料符复合叠加类似布匹的一种材料。其特点是具有静电,能够吸附通过熔喷布的颗粒物,细菌等物质。其吸附的特性根据它的静电容量以及厚度来决定。
        然而这里有个矛盾的东西,就是熔喷布越厚,静电吸附物质能力越强,同时会导致气密性增加,气阻率增加,这个数据如果不是应用在生物上没有关系,但是一旦用在口罩原料上,必须平衡整个过程。按照GB2626-2006的规定,在其指定的检测环境及检测条件下,总吸气阻力不可大于350帕,总呼气阻率不大于250帕。这对熔喷布的要求立刻提到了一个属于材料科学的尖端科技水平。
 
        首先,熔喷布所喷射的料具有良好的过滤性,那么本可以通过增加熔喷布的厚度来实现,然而由于阻力的限制,导致熔喷布太厚又要兼顾呼吸阻力,那么这将是一个无解的难题。解决这个难题的方式是减少熔喷布的克重,用厚度的减小来符合呼吸阻力的要求。按这个方向走的话,目前市场上需求的都是以25克克重为主体的原材料。
 
        其次,在考虑呼吸阻力的前提下,那么克重越重其难度就越高,但是这里同时对过滤率来讲其实这个数据是有效和有益的。因为随着克重的增加,过滤通道就会加厚加长(过滤通道我在这里讲的是滤材的厚度,即细菌颗粒物通过滤材所用的时间),通道加厚加长,会增加它的过滤效率,因此在这个方向上应该是注重呼吸阻力问题,在呼吸阻力相同的情况下,能够做到最大的克重材料才是最牛的材料。相反在过滤性保持稳定的情况下,克重越小的熔喷布其技术含量就越高。
 
        再次,熔喷布的静电吸附能力是如何产生的?即静电的产生,就是普通的摩擦生电。那么摩擦生电的技术要求又是那几点呢?
1)摩擦生电要产生电的效果越好就需要增加接触面积,接触面积越大,它产生的电能就越大。(这个原理是生产熔喷布最关键的一点)
2)摩擦生电需要有强大的能量输入来激活材料本身电子的活性,即在总能量保持不变的情况下,输入的能量越大,产生的摩擦电力就越大。(这是对熔喷布设备提出的能量输入要求,即在一定条件下,提高能量输入就可以解决摩擦生电的电能问题)
3)摩擦生电的电能如何维系?一般情况下,电能的维持如电池,电容等原理来保持电能的维系。从这个角度来讲,保持纤维之间的空隙,有利于提高电容,增加电力的维持.当然对生产环境,仓储环境的要求以及湿度,温度等方面也需要一定的配合,才能保持更长时间的电能存储。
4)另外我们有人用电极母粒的说法来增加电容以及电容保持的时间,其原理也是类似的,由此可以得出,增加电量和电容就是增加纤维质之间的空隙或者使纤维内部形成空腔产生电容器的效果来保存电能。
 
熔喷布生产的关键
 
        熔喷头是目前国内技术的薄弱点,在一般情况下,对于喷出要求速率低,压力小的情况下,对熔喷头的材质要求相对要低。而在口罩熔喷布的要求下,需要过滤的BFE是指2.5UM(微米)的细菌的估算直径,以及PFE是指0.3UM(微米)的颗粒物过滤。因此需要产生微米级甚至纳米级的纤维即聚丙烯纤维,这对熔喷头的熔喷孔大小的加工提出了技术难点。同时由于是喷射,对于喷射的方式的设计又是一个技术难题,这里的技术方向有几种:
1)采用密集多喷孔设计,提高喷射效率,减少喷射压力,通过位移编织来实现熔喷布的形成。其优点是压力减小,对材料刚度要求降低;其缺点是对于步进,位移的控制符合熔喷密度的要求这个符合成功度会降低,也就是编织难度增加。
2)采用密集多喷孔设计,孔距间减小,直接喷利用重力原理进行自我非规律分布,形成熔喷布。这个技术的优点是干预度小,产品品质的一致性会较高,缺点是对熔喷头的材质以及刚度的要求大幅度提高,需要高强度的材料来做熔喷头,这将转变为是材料科学的顶级最求。
3)采用多点式面积型喷射,对于喷射点的要求加工工艺增加,但是实现方式相对简单。缺点是喷射的熔喷布的均匀程度降低。
4)采用多点式面积型喷射,加位移编织,这个优点是对熔喷布的均匀分布可以解决到相应的程度,熔喷布质量提高,缺点是步进协调的难度增加。
 
        解决喷射方式的问题后我们还需要解决静电问题:
 
1)能量输入的大小和喷射速度有很大关系,喷射速度快,设备消耗能量大即熔喷布的摩擦产生的电能也会相应增加,即运动增加聚丙烯颗粒的外围电子的活性,产生电能。
2)维持静电的能力是保持一定的电容间距,将电能存储在一定的空间中。
 
        总之在解决了熔喷布的纤维直径,排列方式,间距以及静电的产生和维持后,才能生产出高品质的熔喷布。当然还需要对熔喷布的老化问题提到一定的高度。这个老化问题和原材料的使用以及存储环境的要求有着苛刻的要求。