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研究生:詹瑞泰
研究生(外文):Jui-tai Chan
論文名稱:短纖混熔噴複合不織布水濾材研究
論文名稱(外文):A study on Staple Blended Melt-Blown Nonwoven in Liquid Filtration
指導教授:邱長塤
指導教授(外文):Chang-hsuan Chiu
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:紡織工程所
學門:工程學門
學類:紡織工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:熔噴不織布纖維濾材
外文關鍵詞:fiberFilterMeltblown
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近十幾年來 , 熔噴 ( Melt-blown ) 不織布被廣泛應用在過濾 , 然而一直以來熔噴不織布濾材因為其纖維細度夠細 , 因此擁有高的過濾效果 , 是其一大優點 , 但其濾布結構緻密的特性 , 導致其透氣度較差 , 濾布容雜量低是熔噴不織布在液體過濾中的一大缺點 , 因此本文在熔噴製程中混入PET短纖 , 製成短纖混熔噴複合不織布水濾材 , 期望能在不太影響濾布濾效的情形下降低壓差增加容雜量,擴大熔噴不織布濾材的應用領域。
本文研究主要是以1 ~ 4um 的熔噴聚炳烯超細纖維與6丹尼聚酯纖維以PP / PET 100 %﹑90 / 10﹑80 / 20﹑70 / 30﹑60 / 40不同比例混訪 , 製作成基重45gsm之不織布濾材 , 之後分析濾布的厚度 ﹑透氣度及孔洞分佈狀態等特性。
由實驗當中得知加入短纖與熔噴混紡,濾布厚度增為原來的四倍結構變為膨鬆,應用在液體過濾時有由表面過濾逐步轉成深層過濾之趨勢,而透氣度則增為原來的2.3倍,主要也是結構變膨鬆的影響。
短纖混熔噴複合不織布水濾材,隨著混入 PET 短纖比例的增加, 濾布的孔徑分佈有逐步變大的趨勢,當混入的比例達 40 % 時,混紡的均勻度較不易控制,導致濾布的孔徑分佈呈現多分佈之分散的趨勢。
短纖混熔噴複合不織布水濾材,在混入 PET 短纖後對初期濾效影響較大,隨著容雜量的增加各混紡比例的濾效亦會隨著增加並達到 93 % 以上之過濾效果,意即加入短纖會使得濾布形成高濾效濾餅的時間延後。在相同流速下混入短纖比例越高,濾布的壓差就會越低,且濾布的壓差會隨著容雜量的增加而增加,當然隨著混入 PET 短纖比例越高濾布的孔隙尺寸變大,也是影響壓差降低的因素之一。
短纖混熔噴複合不織布水濾材,因為混紡纖維細度比熔噴聚丙烯超細纖維大六倍以上的PET 短纖,在基重固定的條件下,使得濾布的結構變為膨鬆,隨著混纖比例的增加,而使得濾布的厚度、透氣度、孔徑尺寸等濾布本身的特性隨之增大,而使得濾布的容雜量增加,在過濾期間濾布的濾效雖然會隨著混纖比例的增加而下降但由實驗結果顯示,混入30% PET 短纖之濾布在累積流量達 40 L時濾效仍可達到95%以上,而壓差只有0.390 kg / cm²,比未混入短纖之濾布在累積流量達 40 L時的壓差0.500 kg / cm² 低28%,可增加濾布的使用壽命,加上PET 短纖的原料成本只要約53 元/ kg而,P.P. MI = 1000 的原料成本約 63 元/ kg,若混入30 % PET 短纖就原料成本而言就可以降低約 5.6 %。
Melt-blown Nonwoven had been utilized to filtration process extensively for the past ten years. A main advantage is its fine fiber structure which can generate efficiency filtration.
However, the web characteristic easily caused permeability and result in low holding capacity of impurity that is a disadvantage point.
In view of this situation, we have conducted an experiment, whereby we have blended PET staple fiber in production process. We expect the Staple Blended Melt-blown Nonwoven to improve the holding capacity and it does not affect the efficiency of filtration.
The main purpose for this experiment is to understand the relationship about thickness, permeability and the pore size distribution. We blended 1 ~ 4 um P.P. melt Blown fiber with 6 denier PET staple fiber (blended ratio: PP/PET 100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 60/40) and makes basis weight 45gsm Nonwoven.
The experiment shown the thickness is four times the size of the original web and the structure is bulky. The filtration mechanism transit from surface to deep. The permeability is 2.3 times, mainly affected by the bulky structure.
When the proportion of PET staple increases to 40%, the blended becomes not uniform. And the pore size distribution appeared multi-distribution curve.
In the initial stage the filtration efficiency is greatly affected by the PET staple fiber. The filtration efficiency of every filter reaches 93%, when cake increases. It means the filter life more lasting. In the same velocity of flow, the proportion of staple increase and the differential pressure becomes low.
The differential pressure accords with the holding capacity of impurity. The quantity of cake increases and the differential pressure also increase. Of course the proportion of staple increase and the pore size distribution increase. It is one of major reason about reduce the differential pressure.
Under the fixed basis weight condition, due to the blend PET Stable fiber are six time rougher than the Melt-blown polypropylene micro fiber, it will result the web structure became bulky.
When the proportion of the blend staples fiber increased, it also cause the filter medium characteristic increase like the thickness, the permeability and the pore size distribution that result lead to the holding capacity increased.
During the filtration process the filter efficiency will reduce when the proportion of blend staple increased. But the experiment shown the filtration efficiency reaches 95% when blended 30% of PET Staple fiber in accumulation flow rate at 40 L, the pressure drop at 0.390 kg / cm2.
When without blend the stapler filer the pressure drop is 0.500 kg / cm2 in accumulation flow rate reaches 40L that is 28% lower and it could increase the service time.
PET stable fiber raw material cost approximately NT$ 53 / kg, the P.P.MI = 1000 cost approximately NT$ 63 / kg. If blend 30% of PET staple, it could reduce 5.6 % of the raw material cost.
第1章 緒 論
1.1前言
1.2 文獻回顧
1.3 纖維過濾材應用於過濾時的主要影響參數
1.3.1 纖維直徑
1.3.2 孔隙率
1.3.3 濾材緻密度
1.3.4 過濾變化
1.3.4.1 濾材濾效上的影響
1.3.4.2 濾材壽命的影響
1.4 研究動機
第2章 原 理
2.1 纖維過濾材的過濾機構
2.1.1 遮蔽或篩除機構 ( Interception or sieving
2.1.2 凝結機構 ( Coalescence
2.1.3 慣性衝擊機構 ( Impaction – impingement
2.1.3.1 直接攔截 ( Direct – interception
2.1.3.2 慣性衝擊 ( Inertial – impaction
2.1.3.3 微布朗擴散機構 ( Brownian diffusion
2.1.3.4 靜電吸附機構 ( Electrostatic attraction
2.1.4 過濾效率的定義 ( Filter efficiency
2.1.5濾材穿透率 ( Penetration
2.1.6壓差 ( Pressure drop
2.1.7 Permeability Coefficient – a dimensional factor .k
2.2 纖維過濾材的過濾原理
2.2.1 表面過濾
2.2.2 深層過濾
第3章 實 驗
3.1 實驗材料
3.2材料選擇因素
3.2.1 聚丙烯 ( P.P. )塑膠粒
3.2.2 聚酯 ( PET ) 短纖
3.2.3 ISO 12103-1, A3 MEDIUM TEST DUST
3.2.4 18 MΩ超純水
3.3 實驗流程
3.4 濾材樣本生產
3.5 測試項目
3.5.1 基重
3.5.2 厚度
3.5.3 孔徑分佈
3.5.4 透氣度
3.5.5 壓差(Differential Pressure)
3.5.6 過濾效能 (Efficiency) %
3.6 實驗設備
第4章 結 果 與 討 論
4.1短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響厚度的變化
4.2短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響透氣度的變化
4.3短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響孔徑分佈的變化
4.4短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響過濾期間濾效的變化
4.5短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響過濾期間壓差的變化
4.6短纖混熔噴複合不織布水濾材在不同混纖比率及基重固定條件下影響過濾期間容雜量變化之比較
第5章 結 論
第6章 建 議
參考文獻
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