医療用マスクの芯材であるメルトブローン織物の濾過効率は、マスクの防護効果に直接影響を及ぼします。メルトブローン織物の濾過性能に影響を与える要因は、繊維線密度、繊維メッシュ構造、厚さ、密度など、多岐にわたります。
しかし、空気ろ過材マスクの場合、素材がきつすぎたり、気孔が小さすぎたり、呼吸抵抗が高すぎたりすると、ユーザーはスムーズに空気を吸い込むことができず、マスクの価値が失われます。
そのため、フィルター材料は濾過効率を向上させるだけでなく、呼吸抵抗を可能な限り低減することも求められます。呼吸抵抗と濾過効率は相反する関係にあります。静電分極処理プロセスは、呼吸抵抗と濾過効率の矛盾を解決する最良の方法です。
メルトブローン生地の濾過機構
メルトブローンフィルター材料の濾過機構において、一般的に認識されている主なメカニズムは、ブラウン拡散、遮断、慣性衝突、重力沈降、静電吸着です。最初の4つの原理はすべて機械的障壁であるため、メルトブローン織物の濾過機構は、機械的障壁と静電吸着に簡潔にまとめることができます。
機械的障壁
平均繊維径はポリプロピレンメルトブローン生地粒径は2～5μmであり、空気中の粒子サイズが5μmを超える液滴はメルトブローン織物によって遮断できます。
微粒子の直径が3μm未満の場合、メルトブローン織物中の繊維はランダムに配列され、層状に重なり合って多重湾曲チャネル繊維フィルター層を形成します。粒子が様々な湾曲チャネルまたは経路を通過する際、微粒子は機械的濾過のファンデルワールス力によって繊維表面に吸着されます。
粒子の大きさと気流速度がともに大きい場合、気流はフィルター材に接近して阻害され、周囲に流れますが、粒子は慣性により流線から離れ、繊維に直接衝突して捕捉されます。
粒子サイズが小さく、流量が低い場合、粒子はブラウン運動により拡散し、繊維に衝突して捕捉されます。
静電吸着
静電吸着とは、フィルター素材の繊維が帯電している際に、帯電繊維（分極）のクーロン力によって粒子を捕捉する現象を指します。塵埃、細菌、ウイルスなどの粒子がフィルター素材を通過する際、静電気力は帯電粒子を効果的に引き寄せるだけでなく、静電誘導効果によって誘導された分極中性粒子も捕捉します。静電ポテンシャルが増加するほど、静電吸着効果は強くなります。
静電帯電プロセスの紹介
一般的なメルトブローン不織布の濾過効率は70%未満であるため、メルトブローン極細繊維が生み出す細繊維、小空隙、高多孔性を有する繊維の三次元集合体による機械的バリア効果だけに頼るだけでは不十分です。そのため、メルトブローン濾過材は一般的に、静電分極技術を用いてメルトブローン布に静電気帯電効果を付与し、静電気による濾過効率の向上を図り、99.9%～99.99%の濾過効率を実現しています。非常に薄い層で期待される基準を満たすことができ、呼吸抵抗も低いです。
現在、静電分極の主な方法としては、電界紡糸法、コロナ放電法、摩擦誘起分極法、熱分極法、低エネルギー電子ビーム照射法などが挙げられますが、その中でもコロナ放電法は現時点で最も優れた静電分極法です。
コロナ放電法は、メルトブローン繊維メッシュを巻き取る前に、静電発生器の1組または複数組の針状電極（電圧は通常5～10KV）を通してメルトブローン材料を帯電させる方法です。高電圧を印加すると、針先下部の空気がコロナイオン化し、局所的な絶縁破壊放電が発生します。電界の作用により、メルトブローン織物の表面にキャリアが堆積し、一部のキャリアは表面深部の静止母粒子のトラップに捕捉されます。これにより、メルトブローン織物は静止物体のフィルター材として機能します。
メルトブローン織物の表面電荷を増加させるには、コロナ放電法による静電気放電処理が効果的ですが、この静電気蓄積の減衰を防ぐためには、メルトブローン電極材料の組成と構造が電荷保持に有利である必要があります。エレクトレット材料の電荷蓄積容量を向上させるには、電荷蓄積特性を持つ添加剤を導入することで電荷トラップを生成し、電荷を捕捉することができます。
したがって、通常のメルトブローン生産ラインと比較して、空気濾過用のメルトブローン材料の生産には、生産ラインに高電圧静電放電装置を追加し、トルマリン粒子などの極性マスターバッチを生産原料ポリプロピレン（PP）に添加する必要があります。
メルトブローン生地に対する電界紡糸処理の効果に影響を与える主な要因
1.充電条件：充電時間、充電距離、充電電圧。
2. 厚さ
3. 電気を帯びた物質。
東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。
投稿日時: 2024年10月26日