深探汽车喷漆房的空气过滤材料

浏览：384责任编辑：admin发布日期：2009-12-02 06:46

中国汽车行业经过几十年的努力,发展前景一片大好。近10 年来更是发展势头迅猛,国外的名牌汽车制造公司几乎全都在中国国土上合资建厂,使中国汽车业无论是数量还是质量都得到了很大的提升。汽车行业的发展,必然导致与汽车相关行业的发展。因非织造材料相对于织物有其独特的性能,而有些特性是织物无法替代的,从而在汽车业发展的同时,非织造业也紧跟着快速发展。我国的车用装饰材料、地毯、隔音毡、过滤材料等非织造材料,经过不断的研究开发,几乎完全替代了进口产品。

汽车喷漆房用空气过滤材料原本也是依靠进口的。回忆20 年前,上海牌轿车的油漆面暗淡无光,而进口车则辆辆光亮,究其原因并非是油漆质量不好,而是汽车喷漆房内空气中灰尘含量高、颗粒大,在喷漆时混在油漆内或粘在油漆表面,使漆面失去光泽。针对这种情况,笔者参考了国外资料和样品,利用已有的非织造空气过滤材料的生产和应用方面的知识,确定了初、中效非织造材料的生产方式和工艺;而最终一级(亚高效) 过滤材料由于对其过滤精度要求极高,改变了传统的生产方式, 制定新的生产方式及工艺。在产品试制成功后,经测试完全符合国外资料要求,外观也与国外样品相同。产品投入使用后,得到上海申沃、上海大众等汽车制造厂的一致好评。特别是经上海申沃公司几年来的使用,对产品的良好性能产生的社会效益和经济效益作了很高的评价。

1 、生产流程和产品性能测试

1.1 初、中效过滤材料的生产流程

开清混→梳理成网→针刺→喷胶→烘干定型→切边成卷→剪裁→缝纫成袋

1.2 亚高效过滤材料的生产流程

开清混—→ 梳理成网—→热熔定型—→切边成卷

聚丙烯切片熔融纺丝→成网→热轧定型→切片成卷

最终两种材料复合→裁剪

1.3 非织造空气过滤材料的性能测试

(1) 滤速。滤速是测试时的风速,初效过滤材料为2～2.5 m/s, 中效、亚高效过滤材料为1～1. 5 m/s 。

(2) 初阻力。初阻力是正式测试前过滤材料进风口与出风口之间的静压差(在过滤材料前后安装的静压环管的倾斜微压计上显示的静压差), 以Pa 表示。

(3) 效率。效率是过滤材料在测试结束后所捕集的大气尘重量占总发出的大气尘重量的百分比。

(4) 容尘量。容尘量是当过滤阻力达到3 倍初阻力时,每平方米过滤材料上捕集的大气尘重量,以g/ m2 表示。把重量为W (精确到0. 001 mg) 的过滤材料固定在一定截面积的风管内,启动风机,使风管内的空气流速达到测试要求后,测得的过滤材料前后(出风口与进风口) 静压差为初阻力。发尘浓度恒定在20 ±10 mg/ m3 的范围内(用BF22 型模拟大气尘,由冶金部建筑研究总院环保所提供,其大气尘的粒径分布见表1) ,直到阻力达到3 倍初阻力时停止发尘,拆下过滤材料秤重为W 1 (精确到0. 001 mg) ,并计算出已发出的模拟大气尘总量S 。

则过滤材料的容尘量Q 为: Q = W 1 -W

过滤材料的过滤效率L 为:L = Q/ S ×100

表1 BF22 模拟大气尘的粒径分布

粒径(μm)	0～5	5～10	10～20	20～30	30～40
含量( %)	33	16	26		9

2、非织造过滤材料的过滤机理及性能影响因素

过滤材料的过滤作用来自于两个方面,一是纤维之间形成的微孔对尘埃产生的阻隔作用,二是过滤材料本身静电产生的吸附作用,但主要作用是微孔对尘埃的阻隔作用。只要了解某块过滤材料的过滤效率,就可以通过模拟大气尘的粒径分布表计算出过滤材料过滤后的空气内含灰尘粒径的大小范围。容尘量是衡量过滤材料使用寿命的指标,容尘量越高,使用寿命越长。初阻力的大小决定了在同等条件下的风机功率大小。根据环境对尘埃粒径的不同要求,用不同粗细的纤维制成不同面密度(g/ m2 ) 、不同蓬松度的过滤材料。纤维的直径粗,则产品的孔径大,过滤效率低,但初阻力小,使用寿命长,对风机的要求低;反之,则产品的孔径小,过滤效率高,但初阻力增加,使用寿命降低,对风机的要求高。然而,原料纤维的粗细不是影响产品初阻力、效率、容尘量的唯一因素,还与过滤材料的面密度及蓬松度有关。

提高过滤材料的面密度,则初阻力、过滤效率和容尘量都会增加;增加过滤材料的蓬松度(厚度) , 则初阻力、过滤效率会降低,而容尘量会上升。

3、非织造过滤材料与传统纺织品过滤材料的性能对比

非织造过滤材料与传统纺织品过滤材料的性能对比见表2 。

表2 　非织造过滤材料与传统纺织品过滤材料的性能对比

过滤材料	纤维排列	孔数	初阻力	效率	容尘量	同等面密度材料厚度	对设备要求
纺织品	二维	少	大	低	小	薄	高
非织造材料	三维	多	小	高	大	厚	低

传统纺织品通过纺纱、织布制成产品。布内纤维基本呈二维排列,作为过滤材料使用时几乎等于起到筛网的作用,过滤过程是在一个相对的平面上进行,少量的灰尘即可堵塞全部的滤孔,使用寿命很短。而非织造材料,由于生产形式不同, 材料的厚度范围为5～30 mm , 内部的纤维呈三维排列,滤孔的数量比纺织品过滤材料多,不但在材料表面可阻隔尘埃,而且在材料内部也能阻隔尘埃,从而大大地增加了容尘量,降低了初阻力, 使得非织造过滤材料的使用寿命延长,过滤效率提高,而对设备要求降低。

4、汽车喷漆房过滤材料的生产工艺

根据上海申沃公司提供的国外资料,对汽车喷漆房过滤材料的要求列于表3 。

表3 　汽车喷漆房过滤材料的性能要求

过滤材料	效率( %)	初阻力( Pa)	容尘量(g/ m2 )
初　效	55～65	≥50	400
中效	75～90	≥135	500
亚高效	95	≥50	500

4. 1 初、中效过滤材料

采用常规的针刺加喷胶方式生产初、中效过滤材料,工艺设计见表4 。

表4 　初、中效过滤材料工艺参数

过滤材料	面密度(g/ m2)	厚度(mm)	原料配比
初效	350	10～12	27. 7 dtex 涤纶40 % 16. 7 dtex 涤纶60 %
中效	450	13～15	16. 7 dtex 涤纶35 % 6. 67 dtex 涤纶65 %

车速控制在满足面密度要求,针刺深度、针刺频率控制在不分层(纤维网之间不分离) 的前提下达到厚度要求即可。

4. 2 亚高效过滤材料

由于对亚高效过滤材料的过滤效率要求很高,故要求过滤材料的孔径小于刺针的直径,用常规的针刺加喷胶方式达不到上述要求,因而选用热熔法生产,工艺设计为:

面密度　　 500 g/ m2

厚度　　　 25～30 mm

原料配比　 1. 67dtex ES 纤维30 %

1. 67 dtex 涤纶70 %

ES 纤维为皮芯型纤维,皮层为低熔点原料, 如聚丙烯、低熔点聚酯等,芯层为常规聚酯。

用热熔方法生产的过滤材料过滤效率很高, 但过滤材料的成型依靠表面熔融的低熔点纤维与其他纤维粘连而成,一旦纤维的混合稍有局部的不均匀或梳理时损伤的断短纤维多时,就难免会因局部纤维间没有粘连而出现掉毛现象(对于用户是在制造灰尘),而过度增加ES 纤维的配比, 则会造成过滤材料的板结,达不到规定的厚度,使容尘量减少,初阻力增加。为了解决上述问题,在过滤材料的出风口复合一层15 ±1 g/ m2 的纺粘非织造布(考虑到透气性,选用15 ±1 g/m2,若面密度过高,则过滤的风力会消耗在此) 。因纺粘非织造布是由长丝形成的,不存在掉毛问题;如果过滤材料中有纤维的毛头掉出,也可被阻隔在这层纺粘非织造布上面。

5、结语

汽车行业用的非织造材料也非织造材料的生产方法多种多样,变化多端, 品种繁多,如空气过滤材料、液气过滤材料、液体过滤材料、汽车顶篷布、车用地毯、座椅材料、隔音毡等。而且还在不断增加。不同的品种就必然由不同的非织造生产方法来完成,而不同的非织造生产方法均有其独特的优点,因此有待于人们更好地开发非织造材料的新产品,以适应不同的使用要求。

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