過(guò)濾效率和過(guò)濾阻力是評(píng)估過(guò)濾材料過(guò)濾性能的首要指標(biāo),過(guò)濾效率是過(guò)濾產(chǎn)品分級(jí)的重要依據(jù),決定著空氣能否達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn);過(guò)濾阻力越低,過(guò)濾系統(tǒng)的進(jìn)氣負(fù)荷越小,運(yùn)行成本得到降低,因此“高效低阻”是現(xiàn)代濾材發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文主要從以下幾個(gè)方面探究了玻璃纖維空氣過(guò)濾紙的原料組成對(duì)其過(guò)濾效率和阻力的影響,以期為玻纖濾材的設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù)。
首先,采用了比表面積和掃面電子顯微鏡法對(duì)實(shí)驗(yàn)使用的1種短切玻璃纖維和5種玻璃棉的直徑進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明,比較面積法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可重復(fù)性較差,而掃描電子顯微鏡法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較直觀,能夠獲得纖維直徑及其分布,測(cè)得實(shí)驗(yàn)所采用纖維BX、BLM1、BLM2、BLM3、BLM4和BLM5的直徑分別為7.00μm、2.61μm、1.02μm、0.66μm、0.62μm和0.43μm。 其次,通過(guò)采用不同直徑的玻璃棉與短切玻纖復(fù)配,研究了玻璃棉直徑對(duì)紙頁(yè)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)直徑降至1.02μm后,紙頁(yè)厚度變化不明顯;采用直徑小于1.02μm的玻璃棉,紙頁(yè)品質(zhì)因子能提升至11以上,過(guò)濾性能得到優(yōu)化。但過(guò)濾性能并非纖維直徑越細(xì)越好,采用平均直徑0.66μm的BLM3,其含量時(shí)25%時(shí),品質(zhì)因子較其他情況下大,過(guò)濾性能更優(yōu)。
然后,在玻璃棉與短切玻纖復(fù)配時(shí),通過(guò)改變玻璃棉含量,研究了其含量對(duì)紙頁(yè)性能的影響。研究表明,在玻璃纖維或者玻璃棉占主體(含量70%以上)時(shí),紙頁(yè)厚度較大;而在兩者含量相當(dāng)時(shí),紙頁(yè)較薄。玻璃棉含量從10%每次增加15%,穿透率均會(huì)降低60%以上;過(guò)濾阻力隨著玻璃棉含量的增加而線性增長(zhǎng)。紙頁(yè)的品質(zhì)因子隨著玻璃棉含量的增加呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì),在含量25%時(shí)品質(zhì)因子達(dá)到最大。
最后,通過(guò)將上述六種纖維原料復(fù)配,對(duì)制備的紙頁(yè)按照過(guò)濾效率進(jìn)行了分組,分別研究了纖維搭配對(duì)高、中、粗效過(guò)濾紙過(guò)濾性能的影響。結(jié)果表明,對(duì)于粗效范圍的C1級(jí)別(過(guò)濾效率處于40%~60%),“粗骨架+細(xì)填充”的纖維搭配方式更容易獲得較高的品質(zhì)因子,濾材過(guò)濾性能優(yōu)良;對(duì)于中效范圍的Z3級(jí)別(過(guò)濾效率處于80%~90%),僅采用“粗骨架+細(xì)填充”的搭配方式無(wú)法滿足此區(qū)間的效率要求,加入少量的“過(guò)渡物質(zhì)”可以獲得較高的過(guò)濾效率和品質(zhì)因子;對(duì)于高效范圍的G6級(jí)別(過(guò)濾效率處于99.5%~99.95%),采用“粗骨架+過(guò)渡物質(zhì)+細(xì)填充”的配比方式,更容易獲得較高的品質(zhì)因子,不使用過(guò)渡物質(zhì),過(guò)濾性能很難得到提升。