新品迭出的无纺布滤材市场

新品迭出的无纺布滤材市场

过滤是将两种物质进行相分离的过程。按照分离物状态可分为干式和湿式过滤两大类，前者是从气中分离出固体颗粒和液滴，实现固／气或液／气分离的过程；后者是以液体为载体的连续相，固体或液体为分散相，形成固／液或液／液的过滤分离。无论是哪一种方式，过滤最终的目的是得到清、纯的气、液或固体。

过滤机理及其特点

    无纺布是由纤维杂乱排列而成的网状结构，其过滤机理主要体现在以下5个方面：

    ◆拦截效应，纤网中存在无数个不规则孔隙，当某一尺寸的尘粒沿着流线刚好运动到纤维表面附近时，部分尘粒就会被拦截而沉积下来；

    ◆惯性效应，气体穿过纤网时，当尘粒质量或者速度较大时，由于惯性撞击在纤维上而得到沉积；

    ◆扩散效应，尘粒由于热运动而产生布朗运动，发生扩散效应后使其有机会运动到纤维表面而沉积，该情况对越小的尘粒扩散效应越显著；

    ◆重力效应，待过滤气体通过纤网时，在重力作用下产生位移偏离而被纤维吸附；

    ◆静电效应，对纤网施加电荷，与经过摩擦而带电的尘粒产生静电吸引效应，从而对电荷产生有效的吸附。    ．

    在无纺布的过滤过程中，尘粒被捕集可能是上述5种机理共同发生作用，也可能一种或几种机理分别作用，其中纤网中纤维材料的特性、纤网的过滤效率、透气性、容尘量、耐热性、尺寸稳定性、抗静电性、吸湿性、阻燃性，以及成本等是影响的主要因素，只有在上述性能均满足使用要求时，无纺布的过滤性能才能达到最佳，但在现实中没有如此完美的材料，通常要根据用途进行专门开发。

无纺布中纤维易于形成三维立体网络结构，纤维之间孔隙率高、蓬松，内部可形成许多曲径孔道，具有容纳尘粒扩散碰撞和较大纤维比表面积吸附的过滤效应，是筛率和渗滤结合的过滤，可显著加快过滤过程。此外，无纺布还有加工流程短，产量高，易与其它滤材复合，在生产线上打褶、折叠和模压成形等深加工，可按使用目的需要进行设计和制造。因此，无纺布在过滤材料领域应用范围不断扩大，近年来涌现出很多新产品，成为滤材研究开发的主流。

无纺布空气过滤材料

    空气过滤材料在滤材市场中占有较大的比重，属于滤材市场中增长最快的领域之一：

    1．增加过滤效率的滤材

    专利US 6858551介绍了一种含有铁电粒子的车用空调过滤材料。采用聚丙烯或聚乙烯热塑性聚合物，加入钛酸钡类铁电粒子，其长度在1 0纳米～1 0微米之间，所用比例在0.01～50％(重量比)之间。将铁电材料在表面活性剂作用下分散成更小的粒子，然后将解离的铁电材料与热塑性聚合物共混挤出形成纤网，此外还可在喷丝过程中加入电场，增加纤网的带电性能，因此这种高电荷密度的纤网具有较高的过滤效率。

驻极体空气过滤材料是利用静电力作用捕集尘粒，具有过滤效率高、阻力小和抗菌等优点。驻极体材料如果选用超细纤维和带有卷曲纤维结构可使集尘效率从传统结构驻极体纤维的93％上升至99％(超细纤维)，而对卷曲结构纤维则从93％上升至99.4％；容尘能力也有很好改善，对卷曲纤维从0.48g粉尘／g到0.83g粉尘／g过滤器和超细纤维为0.48到0.51。主要原因是经过驻极的超细纤维和卷曲结构纤维间空间电荷随机分布率的

上升，导致了较大的容尘空间和较强的电场散度。

    2．能持久散发香气的滤材

    专利US 20060005710介绍一种可永久散发香气的汽车空调用滤材，是经过浸渍含有除异味聚合物溶液而成，这种聚合物可以是酚类化合物、乙烯化合物或聚氨酯化合物，浸渍后香味剂以聚合物为载体均匀分布在滤材上，随新风送入，把香气带人车内，在过滤器整个使

用寿命中都会给车内提供香气。

    专利US6524375介绍一种缓慢且持久散发香气的过滤材料，是通过浸渍、涂层、喷洒或印花的方法将直径为0.5～20μm的微胶囊施加在多孔隙滤材上，胶囊尺寸小于材料最大微孔直径，因而不会影响材料的透气性。在微胶囊内部包有可挥发性气体，当有气流吹过时，易挥发性气体就会在气流压力下从微胶囊中逐渐渗漏出来，给车厢提供永久的清新空气。胶囊所包气体可以是香气或含有能够中和车厢中烟味或其它毒性气体的复合化学品。

    3．大活性炭含量的滤材

活性炭虽然具有良好的吸附功能，但吸附量有一定限制，在达到其饱和吸附值后，即丧失吸附功能，因此活性炭粉含量越多的滤材吸附能力越大，但同时将降低材料可打褶的数量，从而降低过滤效率。专利EP0803601介绍一种加入多含量活性炭层后使材料变薄的方法，使打更多褶成为可能，同时增加过滤效率。无纺布选用双组分纤维，尼龙皮层，涤纶芯层，同时混入30～35％线密度为1.6 dtex的高卷曲纤维，经梳理成网后，形成具有良好透气性、呈三维立体结构的纤网，然后在纤网中撒上直径0.45mm的活性炭，使其分布均匀，并保持两层纤网的结构中带有微孔。进行加热处理，让双组分纤维皮层充分熔化，将活性炭颗粒黏住，并固定纤网结构．嗵看对纤网实施上浆整理．以增施纤网戳度，同时增加纤网孔隙的曲折性，但对透气性影响不大。最终形成纤网厚度为1.65mm，含有活性炭63lg／m²，打褶后的褶间距离6.7 mm，做成的汽车空调过滤器尺寸为254×254×38mm。

耐高温过滤材料

专利CN101053718介绍一种玄武岩纤维高温复合过滤材料，是以玄武岩纤维或其与玻璃纤维、不锈钢等耐高温纤维的混合为原料，通过织造或针刺而成。然后经化学溶剂浸渍和烘干，浸渍液的成分为硅一氧无机树脂1.5～12.5％(重量百分比)，石墨乳液3～6％，其余为水。该材料能有效提高滤材的耐高温性能，可延长在高温下使用寿命，过滤效果好。

专利CN l994538介绍一种高温烟气／粉尘一体化处理用覆膜滤材，是将废气分解的膨体聚四氟乙烯短纤与玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维或聚酰亚胺纤维等耐高温纤维经过开松、混和、给料、梳理、纤网、叠网、预针刺、主针刺加工成针刺毡，在105℃高温汽蒸成耐高温骨架材料，再在高温下与聚四氟乙烯微孔薄膜复合而成。聚四氟乙烯薄膜为双向拉伸成型，薄膜孔径为0.3～μm，厚度5～20μm，制成主体材料克重为100～300g／m²。除过滤效率高之外，该滤材具有加工制造方便的优点。

东丽株式会社开发出一种耐高温滤料，上下两层为纤维网，中间加一层机织布，空气流人侧的纤网含有50wt％或50wt％以上纤维直径小于或等于15μm的耐热纤维，空气排出侧的纤网含有50wt％或50wt％以上纤维直径大于或等于20μm的耐热纤维；耐热纤维是聚苯硫醚纤维和聚四氟乙烯纤维混合体，机织布是由聚苯硫醚纤维短纤维纱构成的平纹织物，纤维总纤度在100～1000分特之间。三层先经过针刺或水刺复合而成，然后对表面进行烫光处理，以改善滤料的清灰性，最终滤材机械强度高，粉尘捕集效率优良。

专利CNl01244353介绍一种玻氟复合耐高温过滤材料，由特种耐高温玻璃纤维机织布和聚四氟乙烯纤网组成。是将特种耐高温玻璃纤维机织布与聚四氟乙烯短纤维经开松、混合、梳理和成网工艺得到的聚四氟乙烯纤维网叠合在一起，再用水刺工艺将其进一步复合，最后经防结露后整理和定型锄成。该过滤秘料机械强度葛，伸长率低，抗氧化性好，在耐高温、过滤风速、过虑精度和使用寿命等方面胜过玻纤覆膜滤料。

液体过滤材料

无纺布在液体过滤中的应用远不及空滤广泛，但正在向纵深方向发展。

专利US 2006／0089072 A1介绍一种过滤液体的复合材料，是由一层纺粘无纺布和聚乙烯薄膜复合而成，纺粘层是多层聚酯长丝铺叠形成，克重在12～204g／m²，厚度为0.4～0.9mm。聚嘴长丝的截面为三角形，增加了纤维吸附的比表面积；聚乙烯薄膜经过打孔处理，打孔率至少为总面积的25％，以允许液体通过，且薄膜本身带有抗菌剂成分，抗菌剂占有量为0.0 l～5t％，赋予薄膜以永久抗菌性。这种复合滤材厚度较薄，可以增加打褶的层数，从而增加过滤效率。

专利US 2005／0132682 A1介绍一种由玻璃纤维构成的液体滤材，总共由4层组成.上层为纺粘层，最下层为纺粘支撑层，给滤材必要的支持及可打褶性，第2层为玻纤层，第3层为薄膜层，其中玻纤层没有施加任何粘合剂，薄膜层用于阻止任何玻璃纤维的脱落以及没有被玻纤层过滤掉的围体颗粒的逃逸，这种复合过滤材料在具有优异过滤效率的同时，还很容易进行打褶加工。

专利US 2005／0235619 A l介绍一1种液体滤材，、至少由两层组成，一层为支撑层，另一层为微细纤维层，永久粘附在支撑层上。微细纤维层是静电纺丝纤网，纤维平均直径小于等于1μm且由于催化剂的作用，纤网中纤维彼此交联可以承受高达200℃高温；支撑层由有机和无机纤维组成，如微细玻璃纤维、纤维素纤维或合成纤维，并经过酚醛树脂硬挺整理，其表面孔隙较人，用于粗效过滤。当滤材结构为三层时,上、下两层为支撑层，中间为静电纺丝层。

专利CN 1883747介绍一种血液过滤材料，是以熔喷无纺布为基材，所得纤维直径为0.01～50μm，滤材而密度为l0～1000g／cm²，平均孔径为0.1一1 00μm，厚度为0.01～50m m；然后用涂层方法将医用级聚氨酯水溶液与自制的丝素蛋白水溶液共混后涂层到过滤基材表面上，其中丝素蛋白／聚氨酯共混水溶液组成为90～10：10～90，经烘二于粘合固化而成。该滤材特点为与血液相容性好，润湿性、渗透性高，过滤效率好。

专利US 2004／016026 A 1介绍一种带有离子特性的滤材，由细和粗纤维网复合构成。字体由10～90％聚丙烯或其它低熔点纤维组成，其中细纤维网占有比例为80％左右，首先经过交叉铺网叠合在一起经过针刺复合而成形，再经过表面烫光处理，以增加纤网的光洁性和密度，并进而对纤网中空隙尺寸进行控制。最后采用浸渍法进行离子化处理，赋予纤网良好的吸附粒子性能，浸轧液中含有阴离子或阳离子热固性树脂。该滤材特性为较高的深层过滤性，高容尘量，可拦截到更细小粒子，过滤效率高，率阻低。

结语

无纺布滤材已经在汽车、空调、烟气过滤、工业洁净室、食品加工及水处理等行业发挥着重要作用，它给人们带来了洁净的空气、清澈的水质和高品质的产品，与此同时也给人们带来了健康和舒适，成为了国民经济正常运行不可或缺的材料。