Als Kernmaterial von medizinischen Masken beeinflusst die Filtrationseffizienz von Meltblown-Vliesstoffen direkt deren Schutzwirkung. Zahlreiche Faktoren wirken sich auf die Filtrationsleistung von Meltblown-Vliesstoffen aus, darunter Faserdichte, Fasermaschenstruktur, Dicke und Dichte.
Jedoch alsLuftfiltermaterialBei Masken ist es so, dass, wenn das Material zu eng sitzt, die Poren zu klein sind und der Atemwiderstand zu hoch ist, der Träger nicht problemlos Luft einatmen kann und die Maske ihren Wert verliert.
Dies erfordert vom Filtermaterial nicht nur eine verbesserte Filtrationseffizienz, sondern auch eine möglichst geringe Atemwiderstandsrate. Atemwiderstand und Filtrationseffizienz stehen jedoch in einem Widerspruch zueinander. Die elektrostatische Polarisationsbehandlung ist die beste Methode, diesen Widerspruch aufzulösen.
Der Filtrationsmechanismus von Schmelzblasgewebe
Die Filtrationsmechanismen von Schmelzblasfiltermaterialien umfassen im Allgemeinen Brownsche Diffusion, Interzeption, Trägheitskollision, Sedimentation und elektrostatische Adsorption. Da die ersten vier Prinzipien mechanische Barrieren darstellen, lässt sich der Filtrationsmechanismus von Schmelzblasvliesen vereinfacht als mechanische Barrieren und elektrostatische Adsorption zusammenfassen.
Mechanische Barriere
Der durchschnittliche Faserdurchmesser vonPolypropylen-Schmelzblasgewebeist 2-5 μm groß, und Tröpfchen mit einer Partikelgröße von mehr als 5 μm in der Luft können durch das Schmelzblasgewebe zurückgehalten werden.
Bei einem Feinstaubdurchmesser unter 3 μm sind die Fasern des Schmelzblasvlieses zufällig angeordnet und übereinander geschichtet, wodurch eine mehrschichtige, gekrümmte Kanalfaserfilterschicht entsteht. Beim Durchströmen der verschiedenen gekrümmten Kanäle oder Bahnen wird der Feinstaub durch die mechanische Filtration mittels Van-der-Waals-Kräften an der Faseroberfläche adsorbiert.
Sind sowohl die Partikelgröße als auch die Luftströmungsgeschwindigkeit groß, strömt die Luft auf das Filtermaterial zu und wird behindert, wodurch sie daran vorbeiströmt. Die Partikel lösen sich aufgrund ihrer Trägheit von der Strömungslinie und kollidieren direkt mit den Fasern, wodurch sie aufgefangen werden.
Bei kleinen Partikelgrößen und geringer Durchflussrate diffundieren die Partikel aufgrund der Brownschen Molekularbewegung und kollidieren mit den aufzufangenden Fasern.
Elektrostatische Adsorption
Elektrostatische Adsorption bezeichnet das Anhaften von Partikeln durch die Coulomb-Kraft geladener Fasern (Polarisationen), wenn die Fasern des Filtermaterials geladen sind. Beim Durchdringen des Filtermaterials durch Staub, Bakterien, Viren und andere Partikel zieht die elektrostatische Kraft nicht nur geladene Partikel effektiv an, sondern fängt durch den elektrostatischen Induktionseffekt auch polarisierte neutrale Partikel ein. Mit steigendem elektrostatischen Potenzial verstärkt sich die elektrostatische Adsorption.
Einführung in das elektrostatische Elektrifizierungsverfahren
Da die Filtrationseffizienz herkömmlicher Meltblown-Vliesstoffe unter 70 % liegt, reicht es nicht aus, sich allein auf die mechanische Barrierewirkung der dreidimensionalen Faseraggregate mit feinen Fasern, kleinen Poren und hoher Porosität zu verlassen, die durch Meltblown-Ultrafeinfasern entstehen. Daher werden Meltblown-Filtermaterialien üblicherweise durch elektrostatische Polarisation elektrostatisch aufgeladen. Durch diese elektrostatischen Verfahren lässt sich die Filtrationseffizienz verbessern und Werte von 99,9 % bis 99,99 % erreichen. Bereits eine sehr dünne Schicht erfüllt die geforderten Standards, und der Atemwiderstand ist gering.
Zu den wichtigsten Methoden der elektrostatischen Polarisation zählen derzeit Elektrospinnen, Koronaentladung, reibungsinduzierte Polarisation, thermische Polarisation und der Beschuss mit niederenergetischen Elektronenstrahlen. Die Koronaentladung gilt aktuell als die beste Methode zur elektrostatischen Polarisation.
Die Koronaentladung ist ein Verfahren, bei dem das Schmelzblasvlies vor dem Aufwickeln mittels einer oder mehrerer nadelförmiger Elektroden (Spannung typischerweise 5–10 kV) eines elektrostatischen Generators aufgeladen wird. Beim Anlegen einer hohen Spannung kommt es in der Luft unterhalb der Nadelspitze zu Koronaionisation, die eine lokale Durchschlagsentladung zur Folge hat. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes lagern sich Ladungsträger auf der Oberfläche des Schmelzblasvlieses ab. Einige dieser Ladungsträger werden von stationären Mutterpartikeln tief im Inneren des Vlieses eingefangen, wodurch das Schmelzblasvlies als Filtermaterial für stationäre Partikel dient.
Die Oberflächenladung von Schmelzblasvlies kann durch Koronaentladung zur elektrostatischen Entladungsbehandlung erhöht werden. Um jedoch den Verlust dieser elektrostatischen Speicherung zu verhindern, müssen Zusammensetzung und Struktur des Schmelzblas-Elektrodenmaterials die Ladungsspeicherung begünstigen. Die Ladungsspeicherkapazität von Elektretmaterialien lässt sich durch die Zugabe von Additiven mit ladungsspeichernden Eigenschaften verbessern, die Ladungsfallen erzeugen und Ladungen einfangen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Schmelzblas-Produktionslinien erfordert die Herstellung von Schmelzblasmaterialien für die Luftfiltration daher den Einsatz von Hochspannungs-Elektrostatik-Entladungsgeräten in der Produktionslinie sowie die Zugabe von polaren Masterbatches wie Turmalinpartikeln zum Produktionsrohstoff Polypropylen (PP).
Die wichtigsten Faktoren, die den Effekt der Elektrospinnbehandlung auf schmelzgeblasene Textilien beeinflussen
1. Ladebedingungen: Ladezeit, Ladedistanz, Ladespannung;
2. Dicke;
3. Elektrisierte Materialien.
Dongguan Liansheng Vliesstofftechnologie Co., Ltd.Das Unternehmen wurde im Mai 2020 gegründet. Es handelt sich um einen Großbetrieb für die Herstellung von Vliesstoffen, der Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb vereint. Es produziert PP-Spinnvliesstoffe in verschiedenen Farben mit einer Breite von unter 3,2 Metern und einem Gewicht von 9 bis 300 Gramm.
Veröffentlichungsdatum: 26. Oktober 2024