Как оптимизировать пористость огнестойких нетканых материалов?

2025-12-03 14:31:18

Оптимизация пористости огнестойких нетканых материалов требует систематического контроля по трем направлениям: характеристики волокна, процесс формирования полотна и метод консолидации. Тонина и длина волокон являются фундаментальными факторами, влияющими на пористость. Более тонкие волокна образуют более плотную сетчатую структуру, уменьшая средний размер пор; в то время как более длинные волокна увеличивают связность пор за счет перепутывания. Регулируя извитость волокон и форму поперечного сечения (например, полое или неправильное поперечное сечение), можно изменить пространственное расположение волокон во время укладки, тем самым точно контролируя распределение пористости. Смешивание волокон с различными свойствами (например, смеси крупных и мелких волокон или композитов с длинными и короткими волокнами) позволяет добиться многоуровневого распределения пор, отвечающего требованиям конкретных применений к воздухопроницаемости и точности фильтрации.

Процесс формирования полотна играет решающую роль в формировании пористой структуры. Формирование полотна с воздушным потоком путем регулирования скорости и направления воздушного потока позволяет получать волокнистые полотна с изотропным или ориентированным расположением. Первое приводит к равномерному распределению пор, а второе образует направленные каналы. Мокрое прядение, при котором волокна диспергируются в водной среде, подходит для производства материалов высокой плотности и низкой пористости, однако необходим тщательный контроль миграции волокон при обезвоживании. Электропрядение позволяет производить полотна из нановолокон, состоящие из ультратонких волокон с пористостью всего 80% и концентрированным распределением пор по размерам, но эффективность его производства относительно низка. Многослойная композитная технология позволяет укладывать волокнистые полотна с различными характеристиками пористости, что позволяет создавать функциональные зонирования.

Процесс консолидации имеет решающее значение для определения пористости. Консолидация при горячей прокатке благодаря точному контролю температуры и давления обеспечивает достаточные точки соединения между волокнами, избегая при этом чрезмерного сжатия, которое может привести к схлопыванию пор. При гидроперепутывании используются струи воды под высоким давлением, которые проникают и перепутывают волокнистое полотно, поддерживая высокую пористость (обычно 60-90%) и создавая поры, близкие к их естественному состоянию. Глубина и плотность прокола иглы напрямую влияют на трехмерную связность пор; более глубокое прокалывание увеличивает долю сквозных пор, что делает его пригодным для фильтрации. Химическая связь регулирует местные поры посредством распределения клея; распыление более эффективно, чем пропитка, для поддержания общей структуры пор.

Этапы постобработки могут дополнительно оптимизировать пористость. Плазменная обработка может модифицировать стенки пор на микро- и наноуровне без существенного изменения макроскопической пористости, улучшая свойства поверхности. Процессы термофиксации стабилизируют пористую структуру, ослабляя внутреннее напряжение, предотвращая деформацию во время использования. Функциональные покрытия могут избирательно закрывать части пор, обеспечивая интеллектуальную и оперативную регулировку пористости. Оптимизация пористости требует баланса требований к распределению антипирена, гарантируя, что огнезащитные компоненты адекватно покрывают поверхность волокна, не блокируя полностью поровые каналы.