——管狀濕法非織造材料的制備及物理化學性能探究
導師推薦
低成本成套技術填補國內空白
該篇課題主要講述濕法管狀非織造材料的生產技術。本課題實驗方案簡單，原料需求不是很高，成本低。生產出不同于傳統濕法非織造產品的管狀非織造材料，不僅能夠滿足國內市場的要求，填補我國在這一技術領域的空白；并能為國內發展這一高新技術材料提供成套技術，使相關領域能用此技術，提高其產品檔次，推動應用領域的技術發展。——徐志偉
專家觀點
滴定管準確配比提升性能指標
通過實驗步驟可以看出，本文采用的是人工操作，但人工操作很難準確把握抽取管子時的速度，進而就而影響了纖維管子的外觀均勻性，無法對產品進行優化工作，產品外表比較粗糙，而且不均勻。因此，我建議可以采取滴定管對纖維、粘合劑、水進行混合配比，這樣有利于提升測試準確率，產品的各項性能指標也將有不同程度的提升。——南京大學科學與工程學院教授王然
企業點評
抽吸力和外力影響應納入檢測
本文所展示的管狀濕法非織造材料的透氣性和過濾效率隨著產品厚度的增加而減小，符合低耗高產的生產方式，而縱向強力隨著粘合劑濃度的增大而穩定增大也是普通濕法技術無法比擬的。但我認為應該繼續深入研究一下抽吸力和外力大小對實驗產品的影響，因為這兩項指標在實際生產過程中對產品質量影響較大。——豫力無紡布公司技術經理李可染
實驗操作得出關鍵數據
濕法非織造材料在我們實際生活中應用廣泛，管狀濕法非織造材料的形狀不同于傳統的濕法非織造產品并且具有其他濕法非織造產品不具備的過濾、絕緣、耐熱耐洗、吸附等性能，可以利用其獨特的形狀開拓濕法非織造產品應用領域。例如，可以用作過濾材料用在汽車工業中；可以套在汽車配件上有效對空氣中的灰塵和車箱內油膩的污染物進行過濾，保持配件清潔；利用管狀濕法非織造材料濾油功能還可以用作食用濾油材料，對油炸食品中的食用油進行過濾；可以用作吸附材料使用在工業生產領域，利用其良好的耐洗耐腐蝕性可以用在車間，倉庫等場所。管狀濕法非織造材料在近年逐漸成為非織造濕法工藝中的“新標兵”。
實驗操作得出關鍵數據
濕法非織造布工藝適用的纖維原料品種很廣。木漿纖維也是濕法非織造材料適用的纖維原料中的一種，具有較好的分散性和粘合性。本課題選用木漿纖維作為實驗原料。木漿纖維是種植物纖維，關于植物纖維細胞壁上的孔主要來源有兩個方面：一是原生植物纖維自身已經存在的孔；二是植物纖維在制漿、漂白和打漿過程中隨著木質素和半纖維素的脫去又產生的大量不規則的孔道和縫隙。因此木漿纖維屬于多孔材料，可以采用表征多孔材料的方法對木漿纖維進行表征。
縱向強力測試
按原料質量比將實驗樣品分兩組：
樣品一 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200
樣品二 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200
透氣量測試
按原料質量比和樣品厚度將實驗樣品分三組：
樣品一 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200
樣品二 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200（加厚）
樣品三 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200
過濾效率測試
按原料質量比和樣品厚度將實驗樣品分三組：
樣品一 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200
樣品二 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200（加厚）
樣品三 纖維 ∶ 粘合劑 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200
數據分析確定最佳工藝
根據實驗數據中可以推斷出，木漿管狀濕法非織造樣品具有較好的斷裂強力和拉伸強力。在同一纖維濃度下粘合劑濃度不同時，濕法非織造產品的強力也不同。
漿料添加粘合劑的比例越大，管狀濕法非織造產品的縱向強力越大，斷裂伸長率也隨著粘合劑的濃度增大而增大。
透氣量是非織造布兩面存在壓差的情況下，具有透過空氣的性能。在規定的壓力下，單位時間內流過的單位面積的空氣體積稱為非織造布的透氣度。單位為mL／cm·S。
從實驗數據中可以看出，粘合劑的濃度對實驗產品的透氣性影響不大。透氣性大小與產品厚度有關，產品越厚透氣性越小。管狀濕法非織造材料的透氣性也取決于其厚度，我們可以我們實際生活中應用的需要來固定產品厚度。
空氣過濾效率是根據可穿透離子大小及過濾微塵數量來取區分的。大多數情況下，過濾效率的高低直接取決于以下幾個因素：空氣阻力、風速、過濾面積等有著莫大的關系。
從實驗數據中可以看出粘合劑的濃度對試驗產品的過濾效率沒有太大影響，而產品厚度對產品過濾效率有影響。厚度越大過濾效率越低，反之越小。表中還能得出過濾阻力的大小不能表明過濾效率，過濾阻力增大過濾效率有可能增大也有可能減小，過濾效率不會隨著過濾阻力的變化而變化。
通過對實驗樣品進行性能測試可知管狀濕法非織造材料具有較好的強力和過濾效率，其透氣性取決于厚度。一定范圍內粘合劑加入量越大產品強力越大，而對過濾效率和透氣量沒有太大影響。產品厚度越厚阻力越大，透氣性越差，過濾效率越低。通過多次試驗發現，粘合劑加入量過大影響產品外觀，手感比較硬，產品發黃，產品孔徑變小，阻力變大，從而影響產品透氣性。影響產品外觀因素還有外力和纖維濃度。纖維濃度過高，纖維在水中很難分散開，抽吸過程中成團從而導致產品外表面不均勻，凹凸不平。所以纖維濃度必須在濕法成網纖維濃度0.01%~0.05%之間，抽吸力選擇適中。
□ 張曉（本文作者系天津工業大學材料學院研究生；指導教師為天津工業大學材料科學與工程學院教授，主要從事高分子材料的相關研究。）
