非织造过滤材料的功能及应用与发展
         
摘要：随着科学技术和非织造工业的不断发展，对于车用非织造过滤材料的数量、品种及质量、性能方面都提出了新的要求。功能性车用非织造过滤材料是针对特定的环境要求（如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、抗菌或抗病毒、清除有害气体等）而开发的过滤材料。这里主要介绍非织造过滤材料的功能及应用与发展
关键词：功能非制造材料  过滤
  我们知道大气中几乎每时每刻都存在着粉尘，人类活动的加剧导致工业、生活、交通和建筑等各类排放源排放了大量的烟尘和粉尘，使大气中粉尘颗粒物急剧增加。由粉尘而引 起的各种隐患，严重影响着人类的生产活动和身体健康。随着科学技术和现代化工业的不断发展，人们越来越重视空气质量，对个人的防护要求也越来越高，因此越 来越关注能安全防护粉尘的材料，并进行开发和应用。随着除尘净化技术的不断发展、水平的提高及其应用范围的扩展，对应用于除尘行业的纺织品在数量、品种和 质量上都有更高的要求，使得应用于过
滤除尘的防护纺织材料的研制与开发显得越来越重要。
  
1·粉尘的性质及其危害性
      粉尘是大气的主要污染源之一。国际标准化组织将粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气污染控制中，依照粉尘的不同特征有不同的分类方法。按粉尘颗粒大小分类方法
(1)可见粉尘，用眼睛可以分辨的粉尘，粒径大于10μm;
   (2)显微粉尘，在普通显微镜下可以分辨的粉尘，粒径在0．25～10μm之间;
   (3)超显微粉尘，在超倍显微镜或电子显微镜下才可分辨的粉尘，粒径在0．25μm以下。
    在人类活动中，工业生产、交通运输和农业活动产生大量粉尘，尤其是建材、冶金、化学工业以及工业与民用锅炉产生的粉尘最为严重。粉尘的危害表现在危害人体健 康、影响生产和污染环境三个方面。粉尘危害人体健康的主要因素为粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度。有毒粉尘(铅、砷、汞、铬、锰、镉、镍等)能 引起中毒;对人的五官和皮肤有刺激作用，会引起炎症;各类粉尘进入人体肺部会引起尘肺病等。对于生产的影响主要
是粉尘会降低机器工作精度，降低产品质量， 降低光照度和能见度，从而诱发事故。粉尘污染环境易造成空气能见度降低，导致发生交通事故，有些粉尘还会造成火灾及影响人体健康。
2·过滤除尘非织造纺织材料 
非织造材料用于过滤除尘历史悠久。由于纺织材料的结构是具有无数微小孔隙的纤维三维网状结构，尘埃微粒必须沿着纤维弯弯曲曲的网状路径行进，随时都有可能与纤 维发生碰撞而被截留，因此过滤效率很高。非织造滤料作为一种新型的纺织滤料，以其优良的过滤效 能、高产量、低成本、易与其他滤料复合且容易在生产线上进行打褶、折叠、模压成型等深加工处理的优点，逐步取代了传统的机织和针织滤料，在各行各业得到了 广泛应用，用量越来越大。
    (1)透气性能好，易清灰，滤尘阻力低;
汽车空调滤网    (2)滤尘效率高，过滤后排放的空气含尘浓度须符合国家环保和纺织行业对滤尘设备空气                  排放标准的要求;
    (3)阻燃和抗静电性能必须符合纺织行业滤尘设备阻燃防爆的要求;
    (4)具有防水、防油和抗黏结性能，使滤料抗板结、易清灰，使用寿命延长，可适应滤尘设备在棉纺、化纤纺、毛纺、麻纺等不同行业和工况条件下的应用，以扩大滤料及其滤尘设备的应用领域。
    非织造纺织材料的特点使其在以下几个领域约着广泛的应用，并且有很好的应用与发 展前景。
3.汽车用非织造过滤材料
非织造过滤材料应用于汽车工业虽然时间很短 ,但是其用途广泛、量相当可观。利用各种工艺方法和复合加工技术生产的非织造过滤材料满足了各汽车厂及配套生产厂家的需要 ,其中有浸渍粘合法、针刺法、熔喷法、纺粘法以及热风法非织造布 ,它不仅应用于汽车的内部构造 ,而且还应用于汽车生产加工过程中。在国际市场上 ,非织造布空气过滤器、过滤袋已在汽车制造行业得到普遍使用。例如 ,汽车客仓内存在着各种对人体产生危害的微细粒子、尘、菌、菌和粉尘 ,将非织造布空气过滤器用于汽车客仓内 ,可以有效的排除有害气体 ,净化车内空气。应用于汽车制造行业的非织造过滤材料主要有汽车发动机过滤介质、空调用热熔非织造布滤网、清器用针刺过滤毡、熔喷非织造布滤芯、复合非织造布过滤袋、面漆生
产线用针刺非织造布过滤毡、渍粘合法除砂过滤布、漆房用层压复合非织造过滤材料、汽车尾气排放针刺过滤毡或熔喷非织造布 ,还有轿车变速杆、方向盘、油门等处与机器联接部分的隔离层用经活性炭处理的非织造布过滤毡等等。
  4．拒水拒油非织造纺织材料
    空 气中的粉尘含水含油，具有吸湿性和潮解性，在分离过程中粉尘极易黏附在滤料表面，发生黏袋现象。黏袋将引起除尘设备清除滤层困难，阻力上升，甚至使设备无 法正常运转而必须停机换袋，因此要求过滤含水含油气体的滤料能够拒水拒油。降低材料的表面张力，使其小于水和油的表面张力，才能使滤料在一定程度上不被水 或油润湿。拒水拒油整理一般有两种方法［22］。一是反应法，使防水油剂与纤维大分子结构中的某些基团发生反应，形成大分子链，改变纤维与水和油的亲和性 能，变成拒水拒油型纤维;另一是涂敷法，用涂层的方法来防止滤料被水或油浸湿。1969年美国Gore公司首创制取膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)薄膜的 工艺方法，GORE-TEX薄膜非常光滑，与水100%不浸润，具有良好的拒水性。国内多用含氟类防水防油剂对纺织材料进行涂覆，使材料具有拒水拒油的功 能。中国科学院化学所的研究人员提出的纳米界面结构理论以及在此基础上开发出的具有超双疏界面性能(同时具有超疏水性能及超疏油性能)材料，具有较强的拒 水拒油性能。
5. 空气过滤用非织造过滤材料
 目前 ,将过滤材料用于空气过滤领域最多的是美国 ,工业生产中许多部门都需要进废气和空气净化处理。象许多其他的过滤用途一样 ,空气过滤也受到整个工业增长方式的影响。一直以来 ,玻璃纤维滤料、质滤料和非织造布滤料各有优势 ,在空气过滤市场中都占有一席之地。但美国 Clemson大学的研究人员最近发现 ,虽然玻璃纤维过滤介质具有较高的使用效率 ,但使用过程中会发生纤维的脱离 ,人吸入玻璃纤维有致癌的危险。
过滤就是一种分离、捕集分散于气体或液体中颗粒状物质的过程。一般说来 ,较大粒子的物质是靠非织造布的筛分作用而分离过滤的 ,而粒径较小的物质是靠纤维的捕集作用。新型非织造布过滤介质 ,采用较大的比表面积及截面有较深纹理和沟槽的纤维为原料 ,使过滤介质有更大的
粒子捕集性 ,从而可以提高过滤性能。非织造布过滤介质的质量可靠性与易于成型性等因素使其在许多应用方面 ,尤其是空气过滤领域的应用取得了引人注目的发展 ,并扩展应用到航空、航天、防治建筑综合症及婴幼儿卧房的装修等领域。
美国的“9. 11”事件也可以使我们预见到非织造布在空气过滤领域的发展趋势。为防止生化武器的威胁 ,美国许多城市将会更新商业、政府办公楼及邮政中心等公共场所的空气过滤系统 ,用于住宅和商业房屋用的高效空气过滤材料的需求量将不断增长。高效粒子空气过滤材料将能够从空气中去除孢子 ,较老式的滤料达不到该功能 ,而经过特殊处理的熔喷、粘非织造布过滤材料可以满足此项要求。
6.医疗用非织造过滤材料
在医疗过程中 ,要经常给病人或伤员输血。现在有大量的资料表明 ,在输血过程中由于白细胞抗体可引起非溶血性热反应、成人呼吸窘迫症等 ,同时还会引发一些与白细胞相关的病毒传染 ,如巨细胞病毒、体免疫缺乏症等 ,因此在医学中常采用在输血过程中去除白细胞的办法来减少这些副反应。非织造布本身就是一种具有三维杂乱分布的多孔介质材料 ,而熔喷非织造材料在此基础上又有超细纤维结构 ,其三维杂乱纤网可以通过拦截、惯性沉积、重力沉降、扩散沉积等机理分离液流中的固相杂质 ,因而近年来被国际上认为是一种优异的液固相分离材料。由熔喷工艺开发的聚丙烯非织造材料 ,不但具有聚丙烯纤维的所有特点 ,而且具有超细纤维结构和微细的尖锐边缘 ,能够在纤维之间形成许多微小孔隙 ,且孔隙分布均匀 ,纤
维的比表面积大 ,同时具有生物特异性、感染、毒、副作用 ,因而是血液过滤用滤材的一个很好的选择。国内外的研究资料表明 ,经过采用等离子体、流刻蚀、晕放电等方法进行表面接枝改性的聚丙烯熔喷非织造布 ,其亲水性大大提高 ,对白细胞的选择吸附性增加 ,过滤效率和过滤效果有很大的改进。因此 ,采用对熔喷非织造布表面改性的方法提高其亲水性 ,缩短过滤时间 ,对于血液过滤的临床应用具有重要的意义。国内非织造过滤材料的发展趋势
我国非织造布行业起步于 50年代末期 , 80年代后期迅速发展 ,现在仍保持 20 %的年平均增长率。目前我国非织造过滤材料生产技术水平与世界先进水平相比还有较大差距。现有国内过滤材料的生产能力还较低 ,专业化过滤材料生产企业较少 ,产品的质量、性能及技术水平也较低 ,竞争力较差。国家每年都要花大量的外汇进口过滤材料 ,尤其是汽车工业用的各种过滤材料。随着国民经济的不断发展和人们生活水平的逐步提高 ,汽车已成为必不可少的交通运输工具。我国的汽车工业虽然起步较晚 ,但是发展速度很快 ,目前我国的汽车工业初具规模 ,拥有各种车型的生产线 30余条 ,年生产汽车 300万辆 ,汽车工业的高速发展给非织造过滤材料市场带来巨大的商机。90年代初用于该用途的非织造过滤材料不足千万 m2 ,到 1996年底已增长了五倍多。随着汽车工业迅猛发展 ,对非织造过滤材料的要求和需求将会更高 ,开发汽车工业用过滤材料将会进一步促进非织造布生产技术水平的提高 ,汽车工业的
发展一定会给非织造布企业带来良好的机遇和产品应用市场。
同样 ,空调过滤市场也充满生机。作为世界上最大的发展中国家 ,中国各地的基础设施建设如火如荼 ,以建筑业为例 ,每年有大量的宾馆、医院、展览场所、文化娱乐场所等公共设施投入使用 ,这些设施中大量使用的中央空调系统都采用了多种非织造复合滤料。随着中国经济的快速发展 ,家用空调的使用已经越来越普遍 ,空调器中安装的塑料机织滤网与针刺、热粘合非织造滤料组合的滤网的使用 ,也将使非织造布滤料的市场需求量大幅度提高。
结语
工业过滤材料的发展趋势主要是在提高过滤效率的前提下 ,降低生产成本、高强度和延长使用寿命。高强度的纺粘布与熔喷超细纤维过滤层复合、细过滤材料、用耐高温纤维针刺加工的耐高温过滤材料都具有很大的潜在市场。非织造布滤料在 21世纪将获得更广泛应用 ,亚洲将成为非织造布滤料市场扩展最快的地区。加入W TO ,对中国非织造布行业来说是一次历史性的机遇 ,将进一步加深与世界非织造布行业和国际非织造布市场的交融 ,与发达国家相抗衡的程度会更加激烈。欧洲最大的过滤材料生产厂德国BWF公司已进驻中国市场 ,美国的一些公司也准备在我国建立独资或合资的滤料生产企业 ,中国成为世界滤料商最看好
的国家 ,这对于我们提高技术水平、高产品档次带来了压力和动力 ,这将进一步促进我国非织造过滤材料行业的发展步伐 ,并得到迅速的发展。