粉尘量及擦拭压力与擦拭纸的去污效果关系

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摘要：清洁性能是超净布的主要性能之一，并且与粉尘量及擦拭压力有密切关系。本文选择煤粉、面粉模拟粉尘污物，自己组建了去污试验装置，分析了粉尘量及擦拭压力与擦拭纸的去污效果的关系。研究发现，相同擦拭压力下，布置的粉尘量越多，去除率越大；相同粉尘量时，擦拭时施加的压力越大，粉尘的去除率越高，适当增加擦拭压力有助于提高去污效果。

关键词：无尘擦拭纸；去污性；粉尘量；擦拭压力

精密材料、仪器仪表、电子材料、制药、医疗、生物制品等对洁净度要求高的行业发展日益迅速，需要高性能超净布具有许多优异的特性，如：无尘性、吸附性及擦净性，并且能有效去除灰尘、油污及手印而绝不损伤被擦拭物的表面[1]。

对于超净无尘布的开发与研究，国内外学者主要集中于超细纤维阶段[2-5]，纤维的比表面积与纤维的细度成反比，纤维越细比表面积越大，清洁能力越强。经研究人员测试，当纤维比表面积为5000cm2/g时，织物的清洁能力有一个转折点，表明纤维纤度只有在0.3旦以下时，制成的织物才具有较强的清洁能力[6]。随着科技的发展，市场上出现了各式各样的非织造擦拭布，发展前景十分广阔[7-12]。

超净布的清洁机理一般有保留清洁和直接转移清洁两种类型[13]。保留清洁是污物被转移到洁净布表面后，通过宏观吸附、微观吸附、物理吸附和粘合吸附作用等途径保留在洁净布上，使其不致再次沉降转移到被清洁对象的表面，而达到清洁污物的目的；而直接转移清洁是通过机械作用，并伴随着压力、摩擦和碰撞等作用污物，这种情况下，污物不易被吸附。高性能洁净布应该结合这两种类型的清洁机理，既能清扫污物并且有效地吸附污物，以达到最佳清洁效果。

在研究超净布的去污性时，国内普遍利用定量分析法[1，14-15]和反射光测试[16]间接表示去污效果，国外研究人员[2]也有通过压敏胶带抽样，测试污物沉积量评价去污效果。本文以市售无尘擦拭纸为原料，结合定量分析法及显微镜观察，模拟擦拭过程，表征去污效果，深入研究探讨了粉尘量及擦拭压力与去污效果的关系。

1 试验部分

目前纺织品测试中还没有织物的去污清洁测试相关标准，故本实验主要通过模拟擦拭过程评价市场用无尘擦拭纸的清洁性能。日常生活中存在大量的粉尘，而粉尘的颗粒一般比较小，而且难以收集，试验选择煤粉和面粉两种粉尘模拟粉尘污物。同时根据一般的擦拭方式组建试验装置，对粉尘污物用不同的压力进行擦拭，并观察擦拭效果。

1.1 试验原料及仪器设备

无尘擦拭纸，砝码，载玻片，秒表，煤粉，面粉，滤网，电子天平（精度为0.01mg），VHX-1000E超景深三维显微镜，MASTERSIZE2000激光粒度分析仪。

1.2 粉尘布置试验

本试验所选择的粉尘为煤粉和面粉，通过激光粒度仪测试，煤粉的粒径分布在1μm～100μm范围内，粒径的表面平均粒径D（3，2）为15μm，体积平均粒径D（4，3）为35.591μm；面粉的粒径分布比较宽，在1μm～120μm范围内，表面积平均粒径D（3，2）为32.614μm，体积平均粒径D（4，3）为85.424μm。图1、图2分别是煤粉和面粉的粒度分布图。通过粉尘粒径的大小选择适当的滤网，使用180目的滤网使面粉均匀地分散在玻璃片表面；使用双层250目滤网使煤粉在玻璃片上均匀分散。所布置粉尘的量分别为5mg、10mg、15mg。

1.3 擦拭装置的组建

精密实验室要求擦拭布相对耐磨性能好，表面纤维绒头很少，用其擦拭后，被擦伤物表面几乎没有纤维短绒留下，不会在被擦拭物表面留下划痕。擦拭过程中擦拭布要保持平整，不可揉搓；移动擦拭时要尽量将试样与擦拭表面完全接触；要确保按同一方向擦拭，不可来回重复擦拭。

根据所述擦拭要求，通过图3所示的试验装置，模拟擦拭试验。图中①②③为载玻片，其中②作为被擦拭物，①和③固定被擦拭物，虚线部分为擦拭试样，圆柱体为砝码，将砝码固定在一方形玻璃片上，玻璃片的边长等于载玻片的宽，擦拭过程中，用夹子夹住擦拭试样右端，匀速向右水平拉动试样，以做擦拭试验。

1.4 去污方法

如图3所示，在擦拭过程中，用手拖动试样缓慢前进，基本保持匀速运动，擦拭时间控制在8s左右，选择擦拭压力为0.2N、0.5N、1N、2N。

去污率的测定：载玻片本身的质量为M1，布置粉尘后载玻片的质量为M2，擦拭后被擦拭物上污物的残留量M3，则去污率=（1-————）×100%。

去污效果的观察：用显微镜观察被擦拭载玻片表面的清洁度，包括污物的残留情况、是否存在纤维脱落及擦痕等。

2 结果与分析

2.1 粉尘去污率

由于试验过程中实际粉尘量与所设定的目标值不可能完全一致，故经过三次试验得到粉尘量及残留量的平均值，进而求得粉尘去除率。试验结果如表1、表2。

由表1和表2中粉尘的布置量及去除率可知：

相同擦拭压力下，布置的粉尘量越多，粉尘的去除率越大，但因为残留物的绝对值较大，因此载玻片表面仍残留有部分粉尘；相同粉尘量时，擦拭时施加的压力越大，粉尘的去除率越高，这说明在一定范围内施加压力有利于粉尘的清除，但是去除率仍与粉尘量有关。

2.2 显微镜观察效果

在观察时将显微镜的放大倍数定为50倍，选择具有代表性的中间部分的多个位置进行观察，以全面表征擦拭效果。试验中所观察的区域如图4所示。

显微镜观察结果与粉尘去除效果基本相符。选择②位置，0.2N压力下不同粉尘量的擦拭效果及15mg粉尘量不同压力下的擦拭效果作为代表。观察结果如图5和图6所示。

由图5和图6可知，压力为0.2N时，随着布置粉尘量的增多，载玻片上的粉尘残留量也明显增多；粉尘布置量为15mg时，随着压力的加大，载玻片上的粉尘残留量减少。在图5中，当粉尘布置量为5mg时，载玻片上残留粉尘分布比较均匀，粉尘布置量加大时，部分粉尘团聚，分布不均匀，并且出现明显的残痕现象；当压力加为0.5N时，残留量明显减少，压力在1N和2N时，粉尘残留量进一步减小。由图6可知，压力为0.2N时，粉尘布置量加到15mg才出现团聚现象，并且残留量明显少于图5，而且只有在15mg时出现擦痕现象；粉尘布置量为15mg，压力为0.5N时残留量明显减少，压力在1N和2N时，残留量进一步减小，与图5基本相吻合。比较图5和图6可知，煤粉粒径小，易堆积；面粉粒径大，分散性较好，在擦拭煤粉过程中易出现擦痕，相对来说面粉更易去除。

3 结论

通过选择粉尘污物，组建试验装置，分析了粉尘量及擦拭压力与擦拭纸的去污效果关系。试验结果表明，相同擦拭压力下，布置的粉尘量越多，粉尘的去除率越大；相同粉尘量时，擦拭时施加的压力越大，粉尘的去除率越高。适当增加擦拭压力有助于提高去污效果。

参考文献：

[1]秦晓，王秋美.超细纤维洁净布及其清洁效果的评价[J].现代纺织技术，2006（4）：51-53.

[2] Nilsen S K ，et al. Micro-fiber and ultra-micro-fiber cloths， their physical characteristics， cleaning effect， abrasion on surface， friction， and wear resistance [J].Building and environment， 2002.37： 1373-1378.

[3] 钱坤，王鸿博，王纯凤.超细纤维洁净布的设计与生产[J].纺织学报，2004（4）：84-86.

[4] 尉霞，林娜.超细纤维机织洁净布的设计[J].上海纺织科技，2007，35（2）：53-54.

[5]王鸿博，钱坤.超细纤维洁净布的生产技术[J].丝绸，2003，（3）：14-16.

[6] 华伟杰. 高性能擦拭布 [J]. 产业用纺织品，1995（4）：42-43.

[7] 葛怡.DuPont 公司的水刺无尘室擦拭布[J].国外纺织技术，1998（3）：31-32.

[8] 朱远胜.纺粘/水刺电子无尘擦拭布的开发[J].产业用纺织品，2004，32（1）：42-43.

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[12] 金明熙.针刺非织造擦拭布的研制与开发[J].非织造布，1999，13（2）：31-33.

[13]刘记华.LYOCELL高性能洁净布的开发[D].上海：东华大学硕，2-9.

[14]秦晓，王秋美.超细纤维洁净布吸附性能的模拟实验及分析[J].针织工业，2006（5）：60-62.

[15]高铭，韩燕，董瑛，朱平.涤锦复合超细纤维的吸尘性[J].印染技术，2006（9）：1-3.

[16] 刘菁.开发Lyocell纤维揩拭布的工艺特点[J].产业用纺织品，2005（4）：17-19.

（作者单位：苏州大学纺织与服装工程学院）