木浆湿法“新标兵”

——管状湿法非织造材料的制备及物理化学性能探究

　　导师推荐

　　低成本成套技术填补国内空白

　　该篇课题主要讲述湿法管状非织造材料的生产技术。本课题实验方案简单，原料需求不是很高，成本低。生产出不同于传统湿法非织造产品的管状非织造材料，不仅能够满足国内市场的要求，填补我国在这一技术领域的空白；并能为国内发展这一高新技术材料提供成套技术，使相关领域能用此技术，提高其产品档次，推动应用领域的技术发展。——徐志伟

　　专家观点

　　滴定管准确配比提升性能指标

　　通过实验步骤可以看出，本文采用的是人工操作，但人工操作很难准确把握抽取管子时的速度，进而就而影响了纤维管子的外观均匀性，无法对产品进行优化工作，产品外表比较粗糙，而且不均匀。因此，我建议可以采取滴定管对纤维、粘合剂、水进行混合配比，这样有利于提升测试准确率，产品的各项性能指标也将有不同程度的提升。——南京大学科学与工程学院教授王然

　　企业点评

　　抽吸力和外力影响应纳入检测

　　本文所展示的管状湿法非织造材料的透气性和过滤效率随着产品厚度的增加而减小，符合低耗高产的生产方式，而纵向强力随着粘合剂浓度的增大而稳定增大也是普通湿法技术无法比拟的。但我认为应该继续深入研究一下抽吸力和外力大小对实验产品的影响，因为这两项指标在实际生产过程中对产品质量影响较大。——豫力无纺布公司技术经理李可染

　　实验操作得出关键数据

　　湿法非织造材料在我们实际生活中应用广泛，管状湿法非织造材料的形状不同于传统的湿法非织造产品并且具有其他湿法非织造产品不具备的过滤、绝缘、耐热耐洗、吸附等性能，可以利用其独特的形状开拓湿法非织造产品应用领域。例如，可以用作过滤材料用在汽车工业中；可以套在汽车配件上有效对空气中的灰尘和车箱内油腻的污染物进行过滤，保持配件清洁；利用管状湿法非织造材料滤油功能还可以用作食用滤油材料，对油炸食品中的食用油进行过滤；可以用作吸附材料使用在工业生产领域，利用其良好的耐洗耐腐蚀性可以用在车间，仓库等场所。管状湿法非织造材料在近年逐渐成为非织造湿法工艺中的“新标兵”。

　　实验操作得出关键数据

　　湿法非织造布工艺适用的纤维原料品种很广。木浆纤维也是湿法非织造材料适用的纤维原料中的一种，具有较好的分散性和粘合性。本课题选用木浆纤维作为实验原料。木浆纤维是种植物纤维，关于植物纤维细胞壁上的孔主要来源有两个方面：一是原生植物纤维自身已经存在的孔；二是植物纤维在制浆、漂白和打浆过程中随着木质素和半纤维素的脱去又产生的大量不规则的孔道和缝隙。因此木浆纤维属于多孔材料，可以采用表征多孔材料的方法对木浆纤维进行表征。

　　纵向强力测试

　　按原料质量比将实验样品分两组：

　　样品一  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200

　　样品二  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 4  ∶ 200

　　透气量测试

　　按原料质量比和样品厚度将实验样品分三组：

　　样品一  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200 

　　样品二  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200（加厚） 

　　样品三  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200 

　　过滤效率测试

　　按原料质量比和样品厚度将实验样品分三组：

　　样品一  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 10 ∶ 200 

　　样品二  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200（加厚） 

　　样品三  纤维 ∶ 粘合剂 ∶ 水 = 1 ∶ 4 ∶ 200  

　　数据分析确定最佳工艺

　　根据实验数据中可以推断出，木浆管状湿法非织造样品具有较好的断裂强力和拉伸强力。在同一纤维浓度下粘合剂浓度不同时，湿法非织造产品的强力也不同。

　　浆料添加粘合剂的比例越大，管状湿法非织造产品的纵向强力越大，断裂伸长率也随着粘合剂的浓度增大而增大。

　　透气量是非织造布两面存在压差的情况下，具有透过空气的性能。在规定的压力下，单位时间内流过的单位面积的空气体积称为非织造布的透气度。单位为mL／cm·S。

　　从实验数据中可以看出，粘合剂的浓度对实验产品的透气性影响不大。透气性大小与产品厚度有关，产品越厚透气性越小。管状湿法非织造材料的透气性也取决于其厚度，我们可以我们实际生活中应用的需要来固定产品厚度。

　　空气过滤效率是根据可穿透离子大小及过滤微尘数量来取区分的。大多数情况下，过滤效率的高低直接取决于以下几个因素：空气阻力、风速、过滤面积等有着莫大的关系。

　　从实验数据中可以看出粘合剂的浓度对试验产品的过滤效率没有太大影响，而产品厚度对产品过滤效率有影响。厚度越大过滤效率越低，反之越小。表中还能得出过滤阻力的大小不能表明过滤效率，过滤阻力增大过滤效率有可能增大也有可能减小，过滤效率不会随着过滤阻力的变化而变化。

　　通过对实验样品进行性能测试可知管状湿法非织造材料具有较好的强力和过滤效率，其透气性取决于厚度。一定范围内粘合剂加入量越大产品强力越大，而对过滤效率和透气量没有太大影响。产品厚度越厚阻力越大，透气性越差，过滤效率越低。通过多次试验发现，粘合剂加入量过大影响产品外观，手感比较硬，产品发黄，产品孔径变小，阻力变大，从而影响产品透气性。影响产品外观因素还有外力和纤维浓度。纤维浓度过高，纤维在水中很难分散开，抽吸过程中成团从而导致产品外表面不均匀，凹凸不平。所以纤维浓度必须在湿法成网纤维浓度0.01%~0.05%之间，抽吸力选择适中。

　　□ 张晓（本文作者系天津工业大学材料学院研究生；指导教师为天津工业大学材料科学与工程学院教授，主要从事高分子材料的相关研究。）