1 非织造过滤材料
        相对于机织物和针织物，非织造布的三维立体结构使其在过滤方面有更为明显的优势。当介质流经过滤材料时，非织造布滤材的网状孔隙加强了分散效果，从而提高了过滤效果。非织造布加工方法多样，可以按照过滤材料的密度梯度需要来设计最佳的纤维曲径系统，生产更为合理经济。非织造布原料范围广是其又一优势，且纤维的长度、细度在加工中都不受限制，主要原料有合成纤维如聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、芳族聚酰亚胺(P84)、偏芳族聚酰胺（Nomex）、三聚氰胺(Basofil)、玻璃纤维、陶瓷纤维等，天然纤维如羽毛纤维、黄麻、椰壳纤维等。非织造滤材可以加工成高度蓬松的产品，也可以制成紧密型产品；可以加工成普通的薄型产品，也可以制成特殊的超厚型产品；可以在常温常态下使用，也可以在高温下使用，具有广阔的发展前景。

 

2 影响过滤效率的因素

        ​2.1 非织造布结构

        非织造布结构与其过滤效率有密切关系，有研究结果表明，非织造布孔隙率越小，过滤效率越高，因为孔隙率越小，纤维填充率越大，对粒子的干涉作用越强，捕集效率越高。而随着纤维直径的增大，非织造布的过滤效率降低，这是由于纤维越粗，纤维比表面积越小，纤维对微粒的阻拦作用越弱，使其过滤性能变差。比较针刺非织造过滤材料与熔喷非织造过滤材料的孔径与过滤性能的关系，结果表明：针刺法孔径分布分散程度高，加工形成的微孔较大且孔隙多，有很高的孔隙率，从而过滤效率低；而熔喷法的微孔小而多，纤维对颗粒物起到强烈的截留和阻筛作用，加之孔隙率较低，透气性较差，从而过滤效率高。

        2.2 微粒尺寸和形状
        当过滤材料过滤多分散的微粒时，在几种过滤机理作用下，比较小的微粒由于扩散作用而先在纤维上沉积，所以当粒径由小到大时，扩散效率逐渐减弱，比较大的微粒则在拦截和惯性作用下沉积。这样，与粒径有关的效率曲线就有一个最低点，这一点粒径下的总效率最小，因而这种微粒是最不容易在过滤器中被捕集的微粒。不规则的微粒比圆形微粒与纤维的几率大，沉积的几率也随之增大。

        2.3 过滤速度
        在低滤速下过滤效率较高，随着滤速的增加，效率下降，对同一直径的纤维，最大穿透率的滤速随着粒径的减小而增大；对于同一粒径的微粒，最大穿透率的滤速随着纤维直径的增加而增大。

        2.4 温湿度
        被过滤气流的温度升高，将使微粒的扩散系数提高，但温度升高后，气体粘性变大，从而使依靠重力效应和惯性效应的大微粒的沉积效率降低了，同时也提高了过滤阻力。而被过滤气流的湿度增加以后，将使微粒的扩散系数提高，过滤效率降低。

        2.5 容尘量
        随着微粒在纤维表面的沉积，过滤材料上的容尘量不断增加，有研究称，过滤效率随着容尘量的增加而增加。

 

3 非织造过滤材料的应用
        过滤材料的测试项目很多，一般有过滤效率、截留粒径、纳污率、滤速、滤阻、孔隙率、透气度、尺寸稳定性、耐磨性、耐温性、耐化学性、耐湿性、耐压缩性、抗撕裂性、单位面积质量、厚度等。过滤材料的过滤性能指标、物理指标和化学指标相互作用，综合反映了过滤材料的优劣。过滤材料有干式滤料和湿式滤料之分，用于气—固相（气溶胶）分离的称为干式滤料，用于液—液相、液—固相分离的称为湿式滤料。因其功能不同，又可分为空气净化滤料、防毒滤料、防爆滤料、液体滤料、耐高温滤料、矿业过滤、阻燃过滤、医用过滤等。

        3.1 干式滤料
        干式滤料主要是空气净化过滤，广泛用于矿山采掘设备司机室净化、大型电动机保护、高炉鼓风机通风除尘保护、制氧机、空气机通风除尘保护以及机电、电子、化纤、纺织、化工、产品加工、医药卫生等工业部门。针对不同的应用领域，干式滤料的滤速、过滤效果、厚度、容尘量等性能要求也有所不同。

        3.1.1 防爆过滤
        主要用于军事、化工、煤气等部门的净化空气滤材，如面粉厂、纺织厂、金属加工厂等，此滤材在净化空气时不会产生静电，可避免爆炸事故发生。制造防爆滤材时，需在合成纤维中混入一定数量的超细不锈钢纤维，并采用针刺法非织造工艺进行生产。使用时，滤材装在过滤器的金属框架上，并使框架接地，达到排除静电、避免爆炸事故的目的。该滤材除具有一般质量指标外，最主要需保证合成纤维与超细不锈钢纤维充分的、均匀混合，才能达到防止静电局部积聚和及时排除的目的。

        3.1.2 厨房油气滤料
        厨房油气滤料主要用于去除厨房油烟气。排风机上装置滤料后，不但可以改善工作环境，同时大量的油烟微粒在通过滤料时被滤料所阻挡，不玷污管道、风机。长期使用后，阻力增大，只要调换滤料即可恢复正常。厨房油气滤料常用涤纶纤维为原料，采用针刺和喷粘相结合的工艺生产，并进行防火整理。

        3.1.3 汽车用过滤材料
        非织造布过滤材料在汽车工业中已占有较大的市场份额，其中滤芯和空气过滤器的用量最大, 约占总应用量的65% ~ 70%左右。汽车空气过滤器用来减少进入发动机的空气中尘粒，减少汽缸磨损，提高发动机使用寿命。传统的汽车空气过滤器的滤材是纸质的，效率低、阻力大、耐破度差、使用寿命短。用非织造布代替纸质，制成空气过滤器，具有过滤效率高、阻力低、耐破度强，使用寿命长等特点。汽车空气过滤器用非织造布一般选用涤纶与维纶为原料短纤维为原料，采用针刺与浸渍粘合相结合的工艺进行生产。在丙烯酸酯粘合剂中加适量热固性树脂。产品技术指标：定重140~ 160g/m²；强力（纵横向）300N/5cm；过滤效率＞75%；初阻力≤35Pa；滤速0.13m/s。汽车柴油过滤材料用于过滤柴油发动机的燃料。非织造柴油过滤材料选用耐热性较高的合成纤维，如涤纶等为原料，经气流成网制得各向同性的纤维网后，用浸渍粘合粘合法工艺制成；所使用的粘合剂也应能耐受所使用温度。汽车柴油过滤材料定重为100~ 150g/m²左右，要求能耐温180℃，且长期使用不变形。汽车机油过滤材料用于过滤汽车发动机润滑系统中的机油，要求有较高耐温性能（耐180℃以上）与较高的强度，一般选用涤纶、芳砜纶等纤维，采用粘合法非织造生产工艺，必须浸渍耐温、耐油粘合剂、如酚醛、尿醛等。有些产品还必须经过轧光工艺整理。

        3.1.4 耐高温滤料
        随着钢铁、水泥、建材、有色冶炼等行业发展迅速，烟尘排放量呈增大趋势，对周围人类的生活和工作都带来很大影响。目前解决的主要手段是利用袋式除尘器，这种耐高温滤料的纤维原料主要采用玻璃纤维、PTFE纤维、PPS纤维、芳砜纤维或芳香族聚酰胺纤维等，用针刺法非织造工艺制成。实验表明该滤料在高温条件下具有优良的尺寸稳定性，强度增加，透气性能和孔径大小没有明显的变化，可以长期使用。

        3.1.5 医用过滤材料
        非织造布作为医用过滤材料包括防护服、手术服、床单、口罩等。熔喷非织造材料具有超细纤维结构，其三维杂乱纤网可以通过拦截、惯性沉积、重力沉降、扩散沉积等机理分离固相杂质，被认为是一种优异的病菌分离材料。聚丙烯熔喷非织造布不但具有聚丙烯纤维的所有特点，而且具有超细纤维结构和微细的尖锐边缘，能够在纤维之间形成许多微小孔隙，且孔隙分布均匀，纤维的比表面积大，透气良好，被用于过滤式口罩的生产。目前市场上各类型号的粉尘防护服则主要由 Dupont、Lakeland、Bacou 和3M 等公司研发制造。

        3.2 湿式滤料
        3.2.1 粘胶过滤毡
        粘胶过滤毡是粘胶纤维生产厂用于板框式过滤机中的一种湿滤料。粘胶溶液经过多层次、多道的过滤后，可除去其中的固体和半固体状的杂质，使粘胶液纯净，提高产品质量。它是一种有基布的针刺非织造产品，抗张强度、组织致密性、耐碱性、尺寸稳定性、压缩弹性和机械刚性等性能均佳，对粘胶的吸附力小，而且它的结构比棉织品具有更多更曲折的毛细孔管道，因此对杂质阻留率高而液体的流阻小。它以锦纶长丝或锦纶纤维粗纺纱的经纬交织物为基布，两面的纤维网以1.67~ 3.34dtex的丙纶中长纤维为原料，定重为800~ 1000g/m²，厚度为3~ 4mm，基布与纤维网的比例为（25~ 30）:（70~ 75），透气量为10~ 15cm³/ m²s。

        3.2.2 吸油滤料
        非织造吸油材料因其固有的性质而越来越多地被用于石油泄漏中。非织造吸油网状材料在结构上具有重要特性：微小孔隙可增强芯吸能力和保持能力。粘合的网状结构具有高强度，可确保吸附材料在某些恶劣条件下也能使用。非织造吸附材料的完整性降低了使用成本和回收成本。非织造吸油材料主要由熔喷工艺制得，主要原料是丙纶。因为丙纶具有极佳的疏水亲油性，再加上熔喷非织造布的微小孔隙结构，使滤料的吸油量大(为自重的5~ 10倍)，吸油速度快，并且耐酸耐碱。

        3.2.3 药物过滤
        药用过滤袋可用织物或针刺毡做成。织物滤材主要依靠经纬纱交织后纱线空隙中纤维或起绒织物的绒毛来拦截液态药物中的粗粒子；而针刺毡是一种通过针刺法将纤维相互交缠的致密体，当液态的药物通过纤维之间的微孔时，粗粒子被拦截的机会多，因此针刺毡的过滤效率比织物滤材的过滤效率高。药用过滤机上用的滤材为有机布的针刺毡。底布原料用涤纶纱织成；铺层原料如要求耐高温，可用涤纶短纤，如耐高温要求一般，可用丙纶短纤，用丙纶为原料成本可低些。这种滤袋可用于离心式药滤机和真空药滤机，另外也可应用在其他行业上，如空气过滤器、食品过滤、颜料过滤。

        3.2.4 白细胞过滤
        目前，国外去除血液中白细胞的方法主要有离心法、洗涤法、冰冻去甘油法、紫外线或放射线照射法和过滤法。而其中最经济、最实用的方法是过滤法。利用白细胞与其他血细胞的直径差异和通过滤材时变形能力的差异，以及滤材表面对血细胞吸附力的区别使白细胞与其他血细胞分开。聚丙烯熔喷非织造布纤维超细，孔径小，空隙率大，纤维分布杂乱，曲径式系统效果优良，对于去除直径只有几个微米的白细胞十分有利。再通过胺碱同浴处理及丝素涂层，改善了对血液的亲和力，从而提高了过滤效果。根据不同纤维直径、不同产品密度和不同层数的组合变化，得到在相应实验条件下具有良好白细胞过滤效果的最佳组合，并使白细胞的去除率达到96.9％，红细胞回收率达90％以上。利用低温等离子体技术对非织造布滤料进行改性引入所需的官能团是一种有效的方法，既可获得表面性能的改良，又能够保持内在品质不变。利用化学接枝改性也能提高熔喷聚丙烯非织造布的润湿性。

        3.2.5 油漆过滤
        喷涂汽车外壳的油漆粒径在15μm 以下，有的甚至小于5μm，油漆的粒径与性能及过滤后杂质的含量直接影响汽车外观与质量，因此汽车用油漆过滤袋的质量和使用效果很关键。生产油漆过滤袋的材料主要是针刺非织造布材料。针刺非织造布过滤材料是三维结构，空隙小、分布均匀，总孔隙率达70%~ 80%，比机织二维结构过滤材料的总孔隙率（30%~ 40%）增大1倍，在进行过滤时能对首批靠近的尘粒有强烈的截留和阻筛作用，既能快速形成尘层，以便进一步截留下一批尘粒，又能抑制粉尘粒子的深层渗透，避免降低效率，所以它的滤尘效率是普通机织布的两倍。针刺非织造布过滤袋加工方便，过滤强度各方面性能较好，但阻挡能力不够，且有脱毛现象。因此，在生产时通常采用针刺非织造布复合机织布或热轧布的方法，复合以后强力大大提高，阻挡杂质的能力有很大改善，且有效减少了脱毛现象。

        3.2.6 氧化铝工业用高强耐碱过滤材料
        氧化铝蒸发过滤条件十分特殊，主要表现是过滤液体为高温强碱性，pH值10~12，温度90℃~ 135℃，过滤过程中机械作用力一般>2.2 kN （主要是高压气流的冲击作用）。选用40%偏粗高强丙纶长丝、50%偏细常规丙纶短纤维和10%的三叶异形丙纶长丝通过针刺制成的纤网作为面层，高强丙纶长丝机织网眼布作为夹层，将两种材料针刺加固制成过滤材料。该过滤材料强度高、耐湿热、耐强碱、易脱饼、效率高，比原有样品使用寿命延长1倍以上，而且成本比原样降低了8%，总体满足了生产工艺的要求。

 

4 展望
        随着电子、仪表、仪器、医药、汽车工业的迅速发展，对空气、油、水的过滤材料的需求量和技术要求越来越高，采用传统的纺织品已经很难满足要求，非织造布被广泛应用到过滤材料领域。随着非织造布向复合化、微细旦化方向发展，使得非织造过滤材料的过滤性能大幅提高，在过滤材料领域非织造布滤材将发挥越来越重要的作用。