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如何使驻极熔喷布抗菌性能更有保障

(2020-05-29 00:22:14)
标签:

熔喷布

熔喷布抗菌

驻极熔喷布

聚丙烯

分类: 抗菌剂抑菌涂料

熔喷布主要以聚丙烯为主要原料,纤维直径可以达到1~5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好,这些具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积,从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。


熔喷布抗菌

以口罩为例,过滤除了机械阻挡,还有静电吸附。纤维过滤材料就是一种处理污染,净化空气和水源的常用材料。其捕尘机理主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、直接拦截等机械阻挡作用,但这种机械阻挡作用对粒径小于1μm以下的粒子过滤效果很差,不能起到净化作用。


口罩截面图


除原有的机械阻挡作用外,在空气过滤的过程中增加静电吸附,依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获,或诱导中性微粒产生极性再将其捕获,就可以更有效地过滤气体载体相中的亚微粒子,大大增强过滤效率,而空气阻力却不会增加。而充当静电保持的这个角色一般的做法是采取驻极体材料。


对于医用口罩,带驻极母粒和驻极高压电处理的驻极熔喷布,这层是最核心的部分,只有驻极处理后熔喷布上很多电荷才对也同样带电荷的0.3μm的非油性小颗粒物有高效的吸附效果,通常要求要大于95%以上。


驻极体是指具有长期储存电荷功能的电介质材料,具有高效率,低流阻,抗菌,节能等优点,在保证常规滤材的物理碰撞阻隔作用基础上,增加了静电吸附作用。驻极处理使得过滤材料纤维带有电荷,结合熔喷超细纤维材料致密的特点,因此带电纤维间形成了大量的电极,带电纤维不仅能够像磁铁一样吸引环境中大部分的带电微粒,同时也可将未带电的部分颗粒极化,进而吸附一些粒径较小的污染物,甚至病毒这种纳米级的物质也可进行静电吸附或电荷相斥阻隔。
实验证明,加入驻极母粒之后,熔喷布的驻极效果大大改善,其表面电荷密度、过滤性能及抗菌性均有明显提高。

 

然而在驻极加工的过程中,多种因素可能会造成驻极性能不佳,比如聚丙烯材料的规整度的结晶度不高,造成空间电荷的稳定性不好,PP材料的成核剂在PP结晶过程中的温度对结晶产生直接影响,间接的使空间电荷不稳定,还有纤维直径的细度也很关键,纤维直径越小,其初始过滤效率越高,初始表面静电势也较高。但当纤维直径较大时,对应的过滤阻力较小,在实际储存过程中,材料的过滤效率会随着时间而变化,呈下降趋势,相比纤维直径大的,纤维直径小的样品,其过滤效率初始较高,随着存放时间的延长,所有样品的过滤效率都随时间而衰减。


另外驻极工艺也对驻极性能有很大影响,通常采用电晕充电对熔喷聚丙烯非织造材料进行驻极处理。充电电压、充电时间、充电距离和环境湿度等对空气过滤材料所带静电荷的稳定性起到很大影响。其中,充电电压对样品的驻极效果影响最明显,其次是环境湿度和充电距离,充电时间对样品的驻极效果影响最小。


从理论上来说,经电晕充电的熔喷非织造材料在大气中存放时,环境温度对其熔喷驻极材料的电荷存储寿命没有明显的影响。但是总体来看,不论是材料的过滤效率还是表面静电势,都会随着时间的延长而产生衰减现象,这对材料的使用来说是不利的。
如口罩中的熔喷材料,在生产出来后通常会放置较长时间才使用。在存放期间,材料的过滤性能和驻极性能会随时间而衰减,最坏的情况是材料在使用时已失效,几乎没有过滤作用。


如何改善驻极工艺熔喷布过滤和抗菌的性能呢?除了在驻极工艺上进一步改进之外,还有一种做法就是在熔喷布纤维生产过程中加入抗菌剂,比如青山新材的纤维抗菌剂,该抗菌剂有如下特点:

已注册登录美国FDA及EPA。


抗菌性能对各种微生物都有效果。


可在纺织过程中用均匀的1μm微粒子将其融入纤维中。


耐热性在800以上,耐药性很好。


不含水分,便于加工。


青山新材纤维抗菌剂可以阻止细胞内的代谢使细菌死亡,对E.coli大肠杆菌,O157:H7大肠杆菌,p.aeruginosa绿脓杆菌,Salmonellla沙门氏菌,s.aureus金黄色葡萄球菌,MRSA耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,B.subutirus枯草菌等都有很好的抗菌抑菌作用。


以熔喷布主材聚丙烯树脂为例

根据JIS Z 2801评价了添加了青山新材AGZ330 0.5%抗菌剂的聚丙烯树脂成形品的初期及耐光性试验(SWOM 耐太阳光老化照射 8小时及80小时)后的抗菌效果。


大肠杆菌

金黄色葡萄球菌

初期

8小时

80小时

初期

8小时

80小时

初始菌数

2.9×105

3.7×105

空白

1.4×107

1.1×107

1.4×107

2.3×105

2.0×105

1.6×105

AGZ330 0.5%

7.4×102

2.2×102

3.5×103

1.2×102

5.3×102

3.1×102


因此熔喷布驻极吸附工艺结合抗菌剂将会使熔喷布抗菌性能更有保障,而且熔喷布的抗菌寿命将更长,甚至可以水洗,当驻极体性能下降后熔喷布依然能发挥很强的抗菌性能。


该抗菌剂还可以应用于以下熔喷布制品上:

(1)医疗卫生用布:手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等;


(2)工业用布:过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等;

(3)跟装用布:衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布等;

(4)家庭装饰用布:贴墙布、台布、床单、床罩等;


(5)农业用布:作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等;

(6)其它:太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶叶袋等。

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