دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی نساجی

پایان نامه براي دریافت درجه کارشناسی

)تکنولوژي نساجی ( مهندسی نساجی

بررسی و مطالعه پیرامون پارامترهاي مؤثر بر میزان جذب آلودگی

فیلترهاي بی بافت

:اساتید راهنما

دکتر سید عباس میرجلیلی

دکتر مریم شرزه ئی

:پژوهش و نگارش

محمدرضا بهاور -علیرضا قاسمیان

1390تابستان

ش با ت از خاک ی ا ودم اما ه ی و ه ان م ا رز م جاودان قد

ود و یدن ای ر ت وا ای ا ماره رش م دعای م ما قد

ت ن ا نای ز ودش فای و درم م قد

:سپاس و احترام

ت ع ا ی سا ی ش د ود و ب ا نات وا م یاز ت زا دی ر ا و دا ی پایان پاس

ع ی ش درت و دا وعات ظام و

سپاس میداریم راهنمونی هاي ارزشمند اساتید بزرگوار جناب آقاي دکتر عباس

را که حق استادي بر ما تمام کردند ئیمیرجلیلی و سرکار خانم دکتر مریم شرزه

.و با حمیت خویش ما را به سرمنزل مقصود نزدیک

الیه بافان اصفهان که با حمایت هاي خود ما را در رسیدن به هدف شرکت تولیدي

.یاري نمود

چکیده

در عصر حاضر آلودگی هاي موجود در هوا یکی از جدیترین خطراتی است که هم سالمتی انسان ها را

فیلتر هاي هوا یکی از راه هاي . به خطر انداخته است و هم تاثیرات مخربی روي محیط زیست می گذارد

بی بافت تولید می شوند به دلیل بازدارنده ورود آالینده ها به هوا هستند در این میان فیلترهایی که به روش

به همین خاطر بررسی پارامترهاي موثر .هزینه کمتر تولید و پروسه تولید ساده تر مورد توجه بیشتري قرار دارند

.بر روي کارایی فیلترها مورد توجه بسیاري از دانشمندان وپژوهندگان قرار گرفته است

انواع روش هاي تولید ود در هوا ، انواع فیلتر ها در این پژوهش ضمن معرفی انواع آلودگی هاي موجو

در مورد تاثیر پارامتر هاي متفاوتی چون پروسه تولید ، جنس فیلترها ، به پژهش هاي صورت گرفته شده، فیلتر

و در پایان نیز بصورت عملی تاثیر وزن متر مربع الیه ها. پرداخته شده استتا به امروز ... مشخصات فیزیکی و

و نتایج حاصل بصورت بر روي کارایی فیلتر ها و نفوذ پذیري آن ها پرداخته شده است کردن آن ها چندال

.جدول و نمودار گزارش شده است و نتایج کلی حاصل در آخرین فصل از پژوهش منعکس شده است

i

فهرست مطالب

1................ .....................................................................................................مروري بر کارهاي قبلی انجام شده : فصل اول

2................. .............................................................................................................................................................مقدمه 1-1

2................. ...........................................................................آلودگی ها ، خطرات موجود و عوامل بوجود آورنده 1-2

4................ ................................................................................................................................... ذرات موجود در هوا 1-3

4................. ..................................................................................................................................................فیلتراسیون 4- 1

6................. .................................................................................................................................تقسیم بندي فیلترها 5- 1

7 ......................................................................................................................................... یلتر هاي کارتریجیف 5-1- 1

7 ............................................................................................................................................. فیلترهاي برگه اي 5-2- 1

7 ........................................................................................................................................ هاي صفحه ايفیلتر 5-3- 1

8 .......................................................................................................................... فیلترهاي صفحه اي چسبان 5-4- 1

8 ............................................................................................................................................ فیلتر هاي لوله اي 5-5- 1

8 ......................................................................................................................... فیلترهاي صفحه چسبان دوار 5-6- 1

10 ....................................................................................................................... فیلترهاي کیسه اي یا پاکتی 5-7- 1

9 ........................................................................................................................................... فیلترهاي ذرات ریز 5-8- 1

10................. ........................................................................................................................... روش هاي تولید فیلتر 6- 1

13................. ........................................................................... خصوصیات فیلتراسیون بی بافت هاي اسپان لید 7- 1

18 ........................................................... عملکرد فیلتراسیون فیلترهاي پلی الکتیک اسید به روش ملت بلون 1-8

ii

22 ................................................. مقایسه نوع آزمایشی با تئوري:نفوذ پذیري پارچه هاي بی بافت چند الیه 9- 1

24.........................................................بررسی تاثیر پروسه تولید بر جریان هواي ژئوتکستایل ها بوسیله لیزر 10- 1

26.......................................................... ............................. رفتار انتقالی الیه هاي ژئوتکستایل سوزن زنی شده 11- 1

30................. ................................................................................................................................ هدف از انجام پروژه 12- 1

31............................................................................................................................ تجهیزات مورد استفادهمواد و : دومفصل

32............................................................................................................................................................................مقدمه 2-1

32....................................................................................................................................................... مواد مورد استفاده 2- 2

32......................................................................................................................................... هاي مورد استفاده دستگاه 3- 2

32.................... ............................................................................................................................... ترازوي دیجیتال 1- 2-3

32.................. ............................................................................................ دستگاه اندازه گیري نفوذ پذیري هوا 3-2- 2

33.............. ..................................................................................................................................دستگاه مکش هوا 3-3- 2

34.................................................................................................................................................آزمایشات ونتایج: سومفصل

35..........................................................................................................................................................................مقدمه 1- 3

35................ ...................................................................آزمایش تعیین نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي تک ال 2- 3

36... ..............ع گرم بر متر مرب 200وزن خطی آزمایش نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي دوال و سه ال با 3- 3

37................................. ...............................براي نمونه هاي تک ال تعیین میزان کارایی فیلتراسیونآزمایش 3-4

37.. ..............ع گرم برمتر مرب 200ال با وزن خطی سهال و دوآزمایش تعیین میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه هاي 5- 3

iii

38...........................................................................................................................بحث و تجزیه و تحلیل نتایج: چهارمفصل

39..........................................................................................................................................................................مقدمه 1- 4

39............. .....................................................................................تعیین نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي تک ال 2- 4

40.... .................ع گرم بر متر مرب 200وزن خطی نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي دوال و سه ال با تعیین 3- 4

42............ ......................................................................براي نمونه هاي تک ال تعیین میزان کارایی فیلتراسیون 4- 4

42..... .............. عگرم برمتر مرب 200ال با وزن خطی سهال و دوتعیین میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه هاي 5- 4

44......................................................................................................................و پیشنهادات نتیجه گیري کلی: پنجمفصل

45..................................................................................................................................................................نتیجه گیري 1- 5

47.................................................................................................................................................................. پیشنهادات 2- 5

48............................................................................................................................................................................فهرست منابع

iv

فهرست جداول

13............................................... ............................. 7-1مشخصات فیلترهاي بکار برده شده در آزمایش :1-1جدول

21 ........................................................................................................... 8-1آزمایش مشخصات نمونه هاي :2-1جدول

21 .........................8-1آزمایش تاثیر درجه حرارت هواي داغ بر روي خواص فیلتراسیون نمونه هاي :3-1جدول

22 .................................... 8-1آزمایش بر روي خواص فیلتراسیون نمونه هاي تاثیر عرض شکاف هوا: 4-1جدول

23 ................................................................................................................. 9-1آزمایش نمونه هاي خواص: 5-1جدول

25 ............................................................................................................... 10-1آزمایش نمونه هاي خواص :6-1جدول

26 ......................................................... 10-1آزمایش نمونه هاي بدست آمده بر روي طول نفوذ نتایج :7-1جدول

27 ............................................................................................11-1آزمایش خصوصیات الیه هاي نوع اول :8-1جدول

27 ................................................................. 11-1 آزمایشخصوصیات الیه اي نوع دوم ،سوم و چهارم :9-1جدول

30 ................................................................................................................................. 11-1 نتایج آزمایش :10-1جدول

35 .............................................................................................هواي عبوري از الیه ها در فشارهاي مختلف:1-3جدول

36 ............................................................... میانگین نفوذ پذیري الیه ها در چگالی هاي خطی متفاوت :2-3جدول

36 .................................... گرم بر متر مربع 200براي نمونه هاي دوال و سه ال هواي عبوريمیانگین :3-3جدول

36..................................... گرم بر متر مربع 200نفوذپذیري براي نمونه هاي دوال و سه ال میانگین : 4-3جدول

37 .............................. میانگین درصد کارایی فیلتراسیون الیه ها بر اساس تغییر چگالی خطی آن ها :5-3جدول

37 ............... گرم بر متر مربع 200نمونه هاي دوال و سه ال براي کارایی فیلتراسیوندرصد میانگین :6-3جدول

v

فهرست شکل ها

5......................................................................................... انواع ذرات موجود در هوا به همراه اندازه آن ها : 1- 1شکل

7..................................... ................................................................................................................ فیلتر برگه اي: 2- 1 شکل

8............................................. ..................................................................................................... فیلتر صفحه اي: 3- 1 شکل

9................................... ............................................................................................................... فیلتر لوله اي: 4- 1 شکل

9.................. ............................................................................................................................... فیلتر کیسه اي: 5- 1 شکل

ULLPA..................................................................... ........................................................................10فیلتر :6- 1شکل

11............................ .........................................................................................نمایی از فرایند الیه گذاري تر: 7- 1 شکل

14.......................... ............................................................ 7-1در آزمایش نمایی از ماشین بکار برده شده :8-1شکل

18...................................................................... ............................. ملت بلونبه روش الیه نماي خط تولید : 9-1شکل

19.............................................. ................................. هیدرولیز شدن پلی الکتیک اسید در حضور آب :10 – 1شکل

21................................................................ ........................................ 8-1آزمایش نماي پایانه ریسندگی : 11-1شکل

23............................. ....................................................................... 9-1در آزمایش نماي چیدمان الیه ها :12-1شکل

25.......................... .............................................................................. 10- 1در آزمایش تعریف طول نفوذ :13- 1شکل

33........................................................................................ ........................ نماي جانبی دستگاه مکش هوا: 1-2شکل

33......................................................................................... .................نماي سه بعدي دستگاه مکش هوا : 2-2شکل

vi

رهافهرست نمودا

16....... ........................................................ 7-1در آزمایش کارایی نمونه هاي ترموباند بر حسب زمان: 1-1نمودار

16... ............................................ 7-1کارایی نمونه هاي سوزن زنی شده بر حسب زمان در آزمایش : 2- 1نمودار

17..... ..................................................................... 7-1افت فشار نمونه ها بر حسب زمان در آزمایش : 3- 1نمودار

17..... ................................................................................................ 7- 1کارایی کلی نمونه ها در آزمایش : 4-1نمودار

28..... ......................................................... 11-1در آزمایش انتقال بر حسب فشار نرمال براي الیه ها : 5-1نمودار

39... ................................... 2-3در آزمایش هوا نسبت به چگالی خطی جریان عبورينمودار تغییر : 1-4نمودار

40....................................................................... 2-3تغییر نفوذ پذیري هوا نسبت به چگالی در آزمایش : 2- 4نمودار

41.......3- 3آزمایش در گرم بر متر مربع 200نسبت به تعداد الیه نمونه جریان عبورينمودار تغییر : 3-4نمودار

41.......... 3-3گرم ب متر مربع در آزمایش 200تغییر نفوذ پذیدي هوا نسبت به تعداد الیه نمونه : 4- 4نمودار

42.... ............ 4-3در آزمایش تغییر درصد کارایی فیلتراسیون بر اساس تغییر چگالی خطی الیه ها: 5- 4نمودار

43.... ...... 5- 3در آزمایش گرم بر متر مربع 200تغییر درصد کارایی فیلتراسیون بر اساس تعداد الي نمونه : 5- 4نمودار

1

:1فصل

انجام قبلی مروري بر کارهاي

شده

2

مقدمه 1-1

هدف از انجام این پژوهش بررسی پارامتر هاي موثر بر روي کارایی فیلتراسیون و هم چنین افت فشار

امروزه از الیه هاي بی بافت استفاده هاي صنعتی بسیاري صورت می .یا نفوذ پذیري الیه هاي بی بافت است

امروزه . این مهمترین آن ها ، استفاده آن ها در فیلتراسیون و به خصوص فیلتراسیون هوا استیکی از از . گیرد

آلودگی هاي هوا به یکی از جدي ترین مشکالت زندگی روزمره انسان ها مبدل شده است که بیماري هاي

ت و پروسه هاي از سوي دیگر این آلودگی ها روي تجهیزا. مهمی را براي سالمتی انسان بوجود آورده است

به همین خاطر مسئله فیلتراسیون به یکی از بهترین راه ها براي . تولیدي نیز تاثیرات مخربی را می گذارد

پارامترهاي زیادي روي خواص .ان و صاحبان صنایع قرار گرفته استدمقابله با آن مورد توجه دانشمن

.فیلتراسیون و نفوذ پذیري هوا تاثیر گذار هستند

صل ابتدا به شناخت انواع آلودگی ها و ذرات موجود در هوا و خطرات آن ها ، تعاریف مربوط در این ف

به فیلتراسیون ، انواع و اقسام فیلترها و روش هاي مختلف فیلتراسیون پرداخته می شود و در انتها پژوهش

ن به صورت خالصه هاي انجام شده توسط دیگر پژوهنده ها در مورد خواص فیلتراسیون و عوامل موثر بر آ

.بررسی می شود

:آلودگی ها ، خطرات موجود و عوامل بوجود آوردنده1-2

یکی از جدي ترین مسائلی که بشر امروزه با آن روبرو است ، مسئله آلودگی هوا و لزوم جلوگیري از

همچنین آلودگی هوا تاثیرات مختلف مضري را روي زندگی انسان و. آن و برخورد با عوامل تولید آن هاست

.روي شرایط زیست محیطی گذاشته است

تحقیقات صورت گرفته نمایانگر این است که . آلودگی هوا تاثیر زیادي روي سالمتی افراد جامعه دارد

آلودگی هاي موجود در هوا دلیل بروض مشکالت جسمی و ذهنی همانند بیماري هاي قلبی ، بیماري هاي

،تاثیر روي IQتاثیر روي مغز ، کاهش ( ثیر روي سیستم عصبی ریوي ، مشکالت تنفسی ، عفونت ها، تا

3

در این میان بعضی از افراد . ، انواع سرطان و در نهایت یکی از عوامل مرگ و میر می باشد) یادگیري و رفتار

]3[.همچون کودکان و سالخوردگان در معرض خطر بیشتر قرار دارند

تخریب الیه اوزون و تاثیر روي رشد . را وارد می کندآلودگی هوا به محیط زیست نیز آسیب هایی

.گیاهان و درختان از مهمترین آثار آن است

هستند ، در ) مثل گوگرد دي اکسید و اکسید هاي نیتروژن ( آلودگی هایی که داراي جزء اسیدي

نوع آن ها این رسوب می تواند به صورت تر یا خشک باشد که معروفترین . الیه هاي جو رسوب می کنند

تغییر روي . را روي سیستم آب و خشکی می رسانند مضرياین رسوب ها تاثیرات . باران هاي اسیدي است

آلودگی هوا .خواص شیمیایی و فیزیکی خاك و تلف شدن موجودات آبزي نمونه هاي بارز این تاثیرات است

از جدي ترین این خطرات است که گازهاي گلخانه اي یکی . روي آب و هواي کره زمین هم تاثیر گذار است

]2[.باعث گرمایش زمین شده و مشکالت جدي را در پی دارد

مثل وسایل ( مراکز احتراق ساکن -1عوامل تولید کننده ي این آالینده ها به چهار گروه عمده

گاه ها و مثل کارخانجات ذوب فلزات ، پاالیش( پروسه هاي صنعتی -2، ) الکتریکی و دیگ هاي بخار صنعتی

وسایل و ابزار آالتی همانند هواپیماها ، کشتی ها ، وسایل - 4اتومبیل ها و -3، ... ) کارخانه هاي سیمان و

1ساختمان سازي و لوکوموتیوها تقسیم می شوند ، که طبق آمار آژانس حفاظت محیط زیست ایاالت متحده

لذا لزوم . نجات صنعتی هستند تولید شده استبیشترین آالینده ها توسط گروه دوم که کارخا 2008در سال

استفاده از ابزاري همانند فیلترها براي جلوگیري و یا حداقل کاهش ورود این آالینده ها به محیط زیست به

]2[.وضوح دیده می شود

1. EPA (Environmental Protection Agency)

4

:ذرات موجود در هوا1-3

در محدوده بین آالینده هاي موجود در هوا را می توان مشخص است ، 1-1همانگونه که در شکل

میکرومتر قابلیت دیده شدن با چشم غیر 20ذرات بزرگ تر از . میلی متر دسته بندي کرد 1نانومتر تا 1

میکرومتر با استفاده از میکروسکوپ هاي معمول قابل دیده شدن 2/0تا 1/0مسلح را دارا هستند و ذرات بین

]2[.میکرومتر قرار دارند 10تا 1/0آالینده ها در محدوده بین % 90حدود. هستند

فیلتراسیون 1-41:

گاز ، –هاي جامد ات معلق در سیاالت و هوا در محیطفیلتراسیون عملیاتی است که بوسیله آن ذر

در فیلتراسیون خشک عموماً . گاز جداسازي می گردد –مایع و گاز –گاز ، مایع –جامد ، مایع –جامد

افزایش آگاهی از ]. 1[عملیات جداسازي ذرات آالینده خطرناك توسط فیلتر بین هوا و گاز انجام می شود

. آلودگی هاي هوا نیاز به استفاده هرچه بیشتر از سیستم هاي فیلتراسیون مناسب و پیچیده را نمایش می دهد

.به این نیازها پاسخ بدهدو بهتر ها در این سیستم ها می تواند هرچه بیشتر استفاده از بی بافت

اکثر سیستم هاي فیلتراسیون هدف مشترکی را دنبال می کنند و آن جداسازي آالینده هاي مضر از

گردوغبار و گرده گیاهان مثالی از آالینده. این آالینده ها ممکن است طبیعی یا بشرساخته باشند. هوا است

ها حتی می توانند فیلتر. هاي طبیعی و دود سیگار و دود اگزوز اتومبیل ها از نمونه هاي بشر ساخته هستند

کاهش غیبت کارکنان، کاهش هزینه هاي درمان و افزایش کیفیت . فواید اقتصادي را نیز همراه داشته باشند

ا و ماشین آالت همانند توربین هاي فیلترها همچنین وظیفه حفاظت از پروسه ه. زندگی از این عوامل هستند

عدم وجود این فیلترها ورود آالینده ها به این ماشین ها را باعث می شود و خطاي این . گازي را نیز دربردارند

.همراه داردبه وسایل و ابزار آالت را

1.Filtration

5

]2[انواع ذرات موجود در هوا به همراه اندازه آن ها : 1- 1شکل

6

بیشترین استفاده از فیلتر ها در سیستم کنترل کیفیت هواي مناطق مسکونی ، صنعتی و تجاري است که در این

.هستندمیان مناطق صنعتی به دلیل وجود گازهاي خطرناك اهمیت بیشتري را دارا

:تقسیم بندي فیلترها 1-5

ه دسته تقسیم بندي می حداقل به س، فیلترهایی که تا کنون براي تصفیه هوا طراحی شده اند

:]2[شوند

میکرومتر طراحی شده اند و 10- 5فیلترهاي ابتدایی ، براي گرفتن ذرات آالینده بزرگتر از

ها معموال قابلیت کار در سرعت این فیلتر. راي گرفتن ذرات هستندداراي ظرفیت باالیی ب

.هاي باالي جریان هوا را دارا هستند

به الیهی عایق بهتري براي به دام انداختن و نگه داشتن ذراتیفیلترهاي ثانویه که داراي

بیشینه سرعت . که از فیلترهاي اولیه عبور می کنند ، هستندمیکرومتر و کوچکتر 5اندازه

).متر بر ثانیه یا کمتر 12/0(ت هوا در این فیلترها پایین اس جریان

که حتی قابلیت به دام انداختن ) 95/99%باالي ( فیلترهاي پایانی ، با کارایی بسیار زیاد

3ULPAو 2HEPAاصلی ترین آن ها به نام . را هم دارا می باشند 1ذرات زیر میکرونی

با قطر زیر 4شناخته می شوند که با چگالی متوسط باال و از الیاف به هم تابیده شده

.تر بر ثانیه استم 03/0سرعت هوا در این فیلتر ها در حدود . میکرونی ساخته شده اند

فیلترهاي اولیه هزینه کم تا متوسطی را در بر می گیرند ، اما همانگونه که بیان شد آالینده ها را به

اما فیلتر هاي چند مرحله اي می توانند تمام آلودگی هاي جوي را با سرمایه گذاري .خوبی فیلتر نمی کنند

از سیستم فیلتراسیون به عمل نیاید باعث خواهد شدکه البته اگر توجه و مراقبت کافی.بیشتر فیلتر کنند

1 . Sub-Micrometre Particles2 . High Efficiency Particulate Air3 . Ultra Low Penetration Air4.Spun Fibers

7

ه داري از پس همانگونه که انتخاب یک فیلتر اهمیت دارد ، به همان میزان نگ. آالینده ها وارد جریان هوا شوند

هاي مسدود باعث توقف جریان هوا می شود ، به تجهیزات فیلتراسیون آسیب می فیلتر. آن نیز مهم است

.یت کارایی فیلتر را پایین می آوردرساند و در نها

]:2[فیلترهاي هوا و دیگر ابزارآالت پاك کننده هوا را می توان در گروه هاي زیردسته بندي کرد

ر وکه بیشتر در سیستم هاي هواي فشرده و فیلترهاي مکنده موت 1لتر هاي کارتریجییف 5-1- 1

.بکار برده می شوند

که قابل بازیافت بوده ، از الیاف ساخته شده و درون قالب یا صفحه 2فیلترهاي برگه اي 5-2- 1

.سوار می شود

]2[فیلتر برگه اي : 2-1شکل

هستند که از مواد ) شامل فیلترهاي برگه اي ( ، فیلترهاي واحدي 3فیلتر هاي صفحه اي 5-3- 1

با استفاده از فوم هاي پلی ( قابل شستشو شوند وساخته می قابل بازیافت همانند الیاف مصنوعی

.باشندمی ، تمیز شونده و غیر قابل اشتعال ) اورتان

1. Cartridge Filters

2. Pad Filters

3. Panel Filters

8

]2[فیلتر صفحه اي : 3-1شکل

که با قرار دادن صفحه فیلتر درون روغن و یا چسب اندود 1فیلترهاي صفحه اي چسبان 5-4- 1

.اخته می شودسکردن آن ها

فیلتر هاي صفحه اي هستند که به صورت لوله اي در آمده اند و که2ايفیلتر هاي لوله 5-5- 1

.به صورت اتوماتیک صفحه تمیز در یک سمت با صفحه آلوده در سمت دیگر جابجا می شود

بصورت یک صفحه بدون انتها که ابتدا و انتهاي آن به که 3فیلترهاي صفحه چسبان دوار 5-6- 1

بعد از درون حوض روغن . درون چار چوب می چرخد هم متصل است و به طور خودکار

..)روغن جمع می شود و تمیز می شود( چسبناك عبور می کند

که معموال به صورت صفحه اي هستند و توسط دیواره ها 4فیلترهاي کیسه اي یا پاکتی 5-7- 1

.این سیستم کارایی باال و جذب ذرات زیاد را همراه دارد.از هم جدا می شوند

1. Viscous Panel Filters

2.Roll Filters

3. Rotating Viscous Panel Filters

4.Bag or Pocket Filters

9

]2[فیلتر لوله اي : 4-1کلش

]2[فیلتر کیسه اي : 5-1شکل

براي مرحله پایانی فیلترینگ به کار برده می :) ULPAو HEPA(فیلترهاي ذرات ریز 5-8- 1

.شوند

10

]ULLPA ]2فیلتر :6- 1شکل

:روش هاي تولید فیلتر6 -1

الیه فرایند ، 2، فرایند تولید به روش مذاب 1الیه گذاري ترروش فرایند الیه بی بافت فیلتر به چهار

این روش ها می توانند به تنهایی و یا همراه . تولید می شوند 4)سوزن زنی ( و روش مکانیکی 3گذاري خشک

انتخاب این روش ها خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مختلفی را براي فیلتر ]. 3[با یکدیگر به کار برده شوند

اف براي رسیدن به باالترین کارایی ممکن ترجیحا باید از الی.همراه دارد که بنا به نیاز از آن ها استفاده می شود

.]4[دسی تکس و از روش سوزن زنی استفاده کرد 1مرغوب و میکرو الیاف هاي ظریف تر از

در این روش همانطور که در . در روش الیه گذاري تر عملیاتی شبیه پروسه تولید کاغذ انجام می شود

اسالري .ندمی گوی 5مشخص است ، ابتدا محلولی شامل الیاف و آب تهیه می شود که به آن اسالري 7- 1شکل

سپس الیه تار عنکبوتی روي .]1[محلولی است که حدود یک صدم تا پنج دهم آن را الیاف تشکیل می دهند

یک تسمه نقاله مشبک تشکیل می شود، و در نهایت عملیات خشک کردن و استحکام بخشی الیه صورت

یون مطلوب به همراه استحکام این روش در موقعیت هایی که اندازه منافذ مشخص و خواص فیلتراس. می گیرد

بنا به این خواص ، الیه فیلتر داراي قابلیت جذب باالي . کافی و مناسب مورد نیاز باشد ، استفاده می شود

1 . Wet Laid Nonwovens2 . Melt Spinning Web3 .DrylaidNonwovwns4 .Needled Felts5.Slurry

11

انواع الیاف از قبیل طبیعی ، معدنی ، بازیافته و بشر ساخته با طول هاي . آالینده ها و افت فشار کم می باشد

چیدمان هاي متفاوت از تصادفی تا موازي که نتایج متفاوتی را . روش را دارندمتفاوت قابلیت استفاده در این

. در کارکرد فیلتر همراه دارد در این روش فراهم شده است

]4[نمایی از فرایند الیه گذاري تر : 7- 1 شکل

قرار در روش الیه گذاري خشک الیاف بصورت نامنظم در هوا پخش می شود و روي یک تسمه نقاله

در روش . 2و ایرلینگ 1کاردینگ: دو روش براي تشکیل الیه تار عنکبوتی در این سیستم وجود دارد. می گیرد

الیه هاي تولیدي .ایرلینگ جریان هوا براي انتقال الیاف و تشکیل الیه تار عنکبوتی مورد استفاده قرار می گیرد

.با الیه تولیدي به روش کاردینگ است در این روش داراي چگالی کمتر و نرمی بیشتري در مقایسه

در این روش سوزن هاي . روش سوزن زنی است نیز یکی از روش هاي استحکام بخشیروش دیگر که

خاردار بصورت عمودي به داخل الیه نفوذ می کنند و الیاف را به منظور استحکام بخشیدن با یکدیگر درگیر

تند و همچنین از این روش براي استفاده در فیلترهاي دو الیه الیه هاي تولید داراي چگالی باال هس.می کنند

.که بایستی به هم متصل شوند استفاده می شود

در این روش پلیمر مذاب اکسترود .روش دیگر تولید الیه تار عنکبوتی تولید آن با پلیمر مذاب است

از آن به روش هاي شیمیایی یا روي یک تسمه نقاله قرار می گیرند و بعد 3شده و پس از عبور از رشته ساز

این روش از لحاظ سرعت تولید و هزینه وضعیت بهتري در مقایسه با . حرارتی استحکام الزم را پیدا می کنند

1.Carding

2 . Air Laying3 . Spinneret

12

از شاخص ترین محصوالت تولیدي با این روش 2و اسپان باند 1دو محصول ملت بلون. دیگر روش ها دارد

است که بصورت تصادفی آرایش یافته اند، اما 3ل الیاف یکسرهالیه هاي تار عنکبوتی اسپان باند شام.هستند

ملت بلون ها شامل الیاف کوتاهی است که در اثر وزیدن جریان هواي داغ با سرعت باال به الیاف در حال خروج

.از رشته ساز و سپس خنک کردن آن ها شکل می گیرد

1 . Melt Blown2 . Spun Band3 .Filament

13

خصوصیات فیلتراسیون بی بافت هاي اسپان لید1-7

پارامتر هاي .مقاله رفتار دو نوع از بی بافت ها در فیلتراسیون مورد مطالعه قرار گرفته استدر این

در پایان نیز . موثر بر خصوصیات فیلتراسیونیترموباندها و سوزن زنی شده ها مورد مطالع قرار گرفته است

]5[.خواص بی بافت هاي سوزن زنی شده در مقایسه با ترموباندها بهتر ارزیابی شده است

% 100پروپیلنساخته شده به روش ترموباند و % 100در این پژوهش کارایی فیلتراسیونیدونوع فیلتر

]5[.عدد مورد استفاده قرار گرفته اند 4پلی استر ساخته شده به روش سوزن زنی هر کدام به تعداد

]5[نمایانگر سوزن زنی شده ها Nنمایانگر ترموباندها و Sمشخصات فیلترهاي بکار برده شده در آزمایش ، 1- 1جدول

کد نمونه وزن واحد سطح

(g/m2)

نفوذ پذیري

cc/cm2/s

ضخامت

(mm)

تخلخل

%

S1 94 73/80 36/0 31/71

S2 135 89/58 47/0 16/68

S3 195 29/34 77/0 17/72

S4 260 96/10 90/0 25/68

N1 180 60/258 26/3 03/96

N2 210 00/219 32/2 49/93

N3 460 66/102 65/3 93/90

N4 500 88/95 15/4 33/91

دستگاه اندازه . اندازه گیري شده است سکالپا 100نفوذپذیري هواي فیلتر بوسیله نفوذ سنج در فشار

مشاهده می 8- 1گیري خصوصیات فیلترینگ نیز در این پژوهش ساخته شده است که نمایی از آن در شکل

.شود

14

]5[نمایی از ماشین بکار برده شده :8-1شکل

در این . اساس کار عملکرد این ماشین برا اساس مکانیزم فیلتراسیون خشک طراحی شده است

ماشین انواع مختلف آالینده ها همچون دود ناشی از سوختن چوب و مواد نفتی یا دود وسیل نقلیه قابل

هواي آلوده بوسیله . سرعت هواي کنترل شده از فیلتر عبور داداستفاده هستند و می توان آن ها را در یک

در طول لوله ي عمودي و بر اساس . لوله منتقل شده و بوسیله پمپ مکنده در زیر دستگاه مکیده می شوند

تعداد ذرات آالینده تغذیه . قانون جابجایی پنیوماتیک سوسپانسیون هواي آلوده از فیلتر عبور داده شده است

دو شمارنده ذرات آالینده لیزري کار شمارش ذرات .عبور کرده از فیلتر نمایانگر کارایی فیلتر استشده و

.می دهند انجام آالینده را قبل و بعد از فیلتراسیون

که در فیلترهاي ترموباند نمونه هایی که داراي اندازه حفره هاي دیده می شوددر نتایج این تحقیق

50اما بعد از گذشت . میکرون ارائه می کنند 1بزرگتر هستند کارایی فیلتراسیون پایینی را براي ذرات زیر

ه کمترین انداز نمونه اي که داراي بیشترین جرم واحد سطح و .دقیقه تمام کارایی ها با یکدیگر یکسان شدند

و سرعت افزایش ضریب کارایی در نمونه اي که بیشترین بیشترین کارایی را با خود همراه دارد رد،منافذ را دا

میکرون به غیر از نمونه اي که داراي 5در مورد آالینده ها با ذرات بیشتر از . اندازه منافذ را دارد بیشتر است

15

افت فشار در . مان کارایی فیلتراسیونشان کاهش می یابدبیشترین اندازه منافذ بود، بقیه نمونه ها با گذشت ز

آشکارا مشاهده می شود که با گذشت زمان . نمونه ي با منافذ کوچکتر نسبت به بقیه ي نمونه ها بیشتر است

در نتیجه این نوع فیلتر براي . افت فشار با شیب زیادي در تمام نمونه هاي ترموباند افزایش پیدا می کند

.میکرون پیشنهاد نمی گردد 5ي بزرگتر از آالینده ها

نمونه ، نمونه اي که نفوذ پذیري باال و تخلخل زیادي دارد 4در فیلترهاي سوزن زنی شده در میان

دقیقه کارایی تمام 70مشخص است پس از گذشت 2-1نمودار همچنین از . داراي کارایی پایین تري است

5مشخص است که براي ذرات بزرگتر از نموداردر همین . شود فیلترهاي سوزن زنی شده به هم نزدیک می

رفتار منحنی نیز تقربیاً شبیه به منحنی مشابه ترموباند . از دیگر نمونه ها متفاوت است 1میکرون رفتار نمونه

.میکرون است 5ها براي ذرات بزرگتر از

کمترین میزان کارایی را سوزن زنی شده 1در مقایسه دو نوع فیلتر مشخص است که فیلتر نمونه

میکرون نشان 1سوزن زنی شده ها بقیه نمونه ها رفتار بهتري را براي ذرات زیر 1نمونه جزهمچنین ب.دارد

فیلترهاي ترموباند داراي منافذ مستقیم هستند اما فیلترهاي سوزن زنی شده به خاطر پفکی بودن . می دهند

افت فشار فیلترهاي سوزن زنی شده نیز کمتر از . را در خود دارند توانایی به دام انداختن بیشتر آالینده ها

در نهایت می توان گفت که فیلترهاي سوزن .ترموباندهاست که دلیل آن نیز به خاطر پفکی بودن آن هاست

.زنی شده کارکرد بهتري نسبت به ترموباندها دارند

16

]5[میکرون 5براي ذرات باالي bمیکرون ، 1براي ذرات زیر aکارایی نمونه هاي ترموباند بر حسب زمان، : 1- 1نمودار

5براي ذرات باالي bمیکرون ، 1براي ذرات زیر aکارایی نمونه هاي سوزن زنی شده بر حسب زمان، : 2-1نمودار

]5[میکرون

17

5براي سوزن زنی شده ها براي ذرات بزرگتر از bبراي ترموباندها ، aافت فشار نمونه ها بر حسب زمان، : 3-1نمودار

]5[میکرون

]5[میکرون 5براي ذرات باالي bمیکرون ، 1براي ذرات زیر aنمونه ها ، کلی کارایی: 4- 1نمودار

18

عملکرد فیلتراسیون فیلترهاي پلی الکتیک اسید به روش ملت بلون 1-8

ماده اي تجزیه پذیر است به روش ملت بلون فیلترهاي در این تحقیق از پلی الکتیک اسید که

. آزمایشگاهی تهیه شده است و روابط بین پارامترهاي پروسه تولید و کارایی فیلتر بررسی شده است

پارامترهاي تولید شامل پروسه خشک کردن چیپس هاي پلی الکتیک اسید ، دماي ذوب ، دماي هواي داغ و

]6[ .عرض شکاف هوا است

اي مورد هکتیک اسید که از تبدیل نشاسته ذرت به الکتیک اسید بوجود می آید تمام خواسته پلی ال

.نیاز را براي فیلترهاي بی بافت داراست

]6[ملت بلون به روش الیه نماي خط تولید :9-1شکل

آمریکا تولید شده است داراي دماي Naturalworksچیپس هاي پلی الکتیک اسید که توسط

دقیقه 10گرم در 12درجه سانتی گراد و شاخص ذوب 52یگراد و دماي شیشه اي تدرجه سان 168ذوب

.است

خشک کردن چیپس پلی الکتیک اسید شاملمراحل تولیدالیه آمده است 9-1همانگونه که در شکل

ریسندگی ، کشش در هواي داغ ، خنک کردن ، جمع کردن ها ، اکسترود کردن ، فیلتراسیون ، پمپ کردن ،

.و پیچش است

19

:از رابطه الیهتخلخل ومیکروسکوپ الکترونی براي مشاهده ساختار صفحه بکار برده شده است

= 1 − × 100%]6[

)جرم واحد مترمربع درصد تخلخل ، که در این رابطه / )چگالی ماده خام ، ( /)ضخامت صفحه و ( .است (

پارامترهاي موثر روي کارایی نمونه و با تغییر 10بر روي تعداد بعد از آزمایشات انجام شده

:نتایج زیر حاصل شده است) 2- 1مطابق جدول ( فیلتراسیون

:خشک کردن 1- 8- 1

الرطوبه است که به راحتی رطوبت موجود در جو را بپلی الکتیک اسید ماده ي ترموپالستیک جاذ

نشان داده شده است حضور میزان کمی 10- 1همانگونه که ساختار پلی الکتیک اسید در شکل. جذب می کند

لی شده و بر روي ورطوبت باعث هیدرولیز شدن پلی الکتیک اسید در فاز مذاب شده و باعث کاهش وزن ملک

به همین خاطر پلی الکتیک اسید بایستی کامالً قبل از عملیات .گذارد پروسه ریسندگی مذاب تاثیر می

.باشد 250ppmخشک شده و میزان آب محتوي چیپس بایستی کمتر از

:دماي ریسندگی8-2- 1

پلی الکتیک اسید یک . این شاخصه از مهمترین شاخصه هاي تولید صفحه پلی الکتیک اسید است

تحقیقات نشان داده است که دامنه دماي ریسندگی پلی . حرارتی کم است ت ومرزین ترموپالستیک با مقا

در دماي زیر این بازه باعث . درجه سانتی گراد است که بسیار محدود است 230- 180الکتیک اسید بین

ظاهر شدن ذرات ریز کریستال در روي سطح و همچنین گرفتن سوراخ هاي اکسترودر می شود و در دماي

.ازه باعث شکننده شدن صفحه حتی با یک لمس ساده می شودباالي این ب

20

]6[هیدرولیز شدن پلی الکتیک اسید در حضور آب 10–1شکل

:دماي هواي داغ8-3- 1

این دما تاثیر بسیار زیادي را . درجه باالي دماي ریسندگی تعیین می شود 50-30این دما معموالً

با افزایش می شود مالحضه 3-1همانگونه که در جدول . بخصوص در منطقه اعمال کشش دارا می باشد

دماي هوا ، قطر لیف افزایش می یابد و سطح لیف صاف تر می شود که این تاثیر باعث کاهش قدرت

.فیلتراسیون و افزایش نفوذ هوا می شود

:عرض شکاف هوا 8-4- 1

دار می شود و عالوه بر آن با زیاد شدن شکاف هوا لیف صاف تر و کمتر فرو موج 4- 1مطابق جدول

.فوذپذیري هوا را افزایش می دهدضخیم تر می شود که باعث کاهش تخلخل و کارایی فیلتراسیون شده اما ن

21

]6[نماي پایانه ریسندگی : 11-1شکل

]6[مشخصات نمونه ها : 2 - 1جدول

] 6[تاثیر درجه حرارت هواي داغ بر روي خواص فیلتراسیون : 3- 1جدول

22

] 6[تاثیر عرض شکاف هوا بر روي خواص فیلتراسیون : 4- 1جدول

نفوذ پذیري پارچه هاي بی بافت چند الیه 1-9

یه متشکل شده اند مورد بررسی قرار الالیه بی بافت که از چند 12در این مقاله نفوذ پذیري هواي

چگالی و قطر تمام لیف ها یکسان در در این آزمایش .نمونه ها از جنس شیشه و سرامیک هستند. گرفته است

نظر گرفته شده است و به بررسی تفاوت هاي ایجاد شده در اثر تفاوت در چیدمان الیه ها و تعداد خارها در

]7[ .سوزن زنی پرداخته شده است

میکرومتر است و الیاف سرامیک با 3/7گرم بر سانتی متر مکعب و قطر 54/2الیاف شیشه با چگالی

چهار نوع چیدمان .میکرومتر مورد استفاده قرار گرفته اند 6گرم بر سانتی متر مکعب و با قطر 63/2چگالی

این چیدمان به خاطر .اند نمایش داده شده براي این آزمایش در نظر گرفته شده 12- 1متفاوت که در شکل

]7[ .خاصیت هدایت گرمایی آن در نظر گرفته شده است

خار در 9و 6، 3بوسیله سه نوع سوزن که داراي 12- 1چهار چیدمان نشان داده شده در شکل

.روي آن است سوزن زنی شده تا خاصیت آن بررسی شود

23

]7[نماي چیدمان الیه ها :12-1شکل

]7[سرامیک/خواص ساختار شیشه :5- 1جدول

به دلیل وجود الیه هاي dبه سمت aهمانگونه که مشخص است، با تغییر چیدمان از چیدمان نوع

نیز 9به 6و از 6به 3با افزایش تعداد خارهاي روي هر سوزن از . بیشتر نفوذ پذیدي هوا کاهش می یابد

رگیر کردن بیشتر الیاف نسبت به هم است شایان ذکر میزان نفوذ پذیري کاهش پیدا می کند که بخاطر د

البته تاثیر کاهش در اثر چیدمان نسبت به . است که میزان نفوذ سوزن ها در الیه مورد بحث قرار نگرفته است

.تعداد خارها بیشتر است

24

قابل مشاهده است اعداد بدست آمده در عمل از مقادیر 5-1در این مقاله همانگونه که از جدول

تئوري بیشتر است که دلیل آن به توزیع الیاف بصورت غیر تصادفی است و عدم وجود این تصادفی بودن یکی

به خاطر وجود نقاطی که سوزن زنی نشده اند در حالی که الیاف آن بصورت تصادفی قرار گرفته اند و دیگر

ف سرامیک هستند که در علت وجود نقاط نایکنواخت در وزن بر حسب کلفتی است که علت وجود آن الیا

.نازك در آن قرار دارد. هنگام مذاب ریسی نقاط کلفت

تاثیر پروسه تولیدبر جریان هوا ژئوتکستایل ها بوسیله لیزر بررسی 1-10

بررسی . در این پژوهش تاثیر عوامل موثر در تولید همچون وزن و نیروي سوزن زنی بررسی شده است

در بخش اول این مقاله به بررسی تاثیر وزن الیه و .لیزري انجام شده استتاثیر بوسیله تکنیک سرعت سنج

نیروي سوزن زنی در جریان و در بخش دوم به مدل سازي جریان هوا در بی بافت ها بر اساس پارامترهاي

]8[ .ساختار پارچه همچون تخلخل ، نفوذ پذیري ، کلفتی الیه و قطر الیاف پرداخته شده است

دنیر 6آمده است و با الیاف پلی استر پلی استر 6-1الیه با خواصی که در جدول 6از دراین پژوهش

که خاصیت مهمی براي ( همچنین از خاصیتی به نام طول نفوذ . میلی متر استفاده شده است 76و با طول

ازي است که مشاهداه می شود طول مورد نی 13- 1استفاده شده که همانگونه که در شکل) کارایی فیلتراسیون

. سیال بعد از عبور از الیه براي رسیدن به سرعت اولیه قبل از رسیدن به الیه طی می کند

25

]8[خصوصیات الیه ها :6- 1جدول

]8[تعریف طول نفوذ :13 -1شکل

طول نفوذ بیشتر می شودکه ، الیه متر مربعاز نتایج بدست آمده قابل ذکر است که با افزایش وزن

در . مسئله تاثیر اندازه سوراخ ها را منعکس می کند که با افزایش وزن سطح الیه کاهش پیدا می کنداین

قابل مشاهده است این پارامتر تاثیر چندانی روي طول 7- 1مورد تاثیر نیروي سوزن زنی همانگونه که از جدول

زن زنی پارامتري است که با قدرت سو. ندارد) ر متر مربع بگرم 400و 200(نفوذ براي الیه هاي سبک

افزایش آن بایستی جریان سیال پایین تري به خاطر ساختار نزدیکتر به هم الیاف داشته باشیم و بنابر آن

به همین خاطر تاثیر . اما افزایش قدرت سوزن زنی روي تراکم پذیري الیه هم تاثیر گذار است. تخلخل کمتر

گرم بر متر مربع نیاز به آزمایشات 800طول نفوذ در الیه سنگین از طرف دیگر کاهش . آن زیاد روشن نیست

.بیشتررا روشن می سازد

26

]8[بدست آمده بر روي طول نفوذ نتایج7- 1جدول

رفتار انتقالی الیه هاي ژئوتکستایل سوزن زنی شده1-11

این مقاله به بررسی پارامترهاي مختلف سوزن زنی و چگالی خطی وخصوصیات الیافو فشار نرمال که

که خصوصیات انتقال βهمچنین در این مقاله پارامتر .می پردازدبر روي خاصیت انتقال الیه ها موثر است

نی خصوصیات انتقال همچنین روابطی نیز براي پیش بی. دهندگی را توصیف می کند تعریف و تبیین می شود

ضعیف تر از فیلترهاي چند ،اشاره شده است که عملکرد یک فیلتر تک پژوهش در این.الیه ارائه شده است

]9[. الیه اي است که هر الیه از الیافی با چگالی خطی متفاوت ساخته شده اند

تایی سوزن زنی شده از نمونه اول 14نوع نمونه استفاده شده است ، یک سري 4در این پژوهش از

- 1جدول ( که در چگالی سوزن زنی ، عمق نفوذ سوزن و جرم واحد سطح متفاوت ساخته شده اند) Aسري (

تکس و 33/0ستر که از الیه باالیی از جنس پلی ا) Bسري (، سري دوم سري دو الیه سوزن زنی شده ) 8

سري دو الیه سوزن زنی شده با الیه باالیی پلی استر ) Cسري (تکس، سري سوم 66/0الیه زیرین پلی استر

سري دو الیه با الیه باالیی پلی استر ) Dسري (تکس و سري چهارم 65/1تکس والیه زیرین پلی استر 66/0

).9-1جدول (تکس 2/2تکس و الیه زیرین پلی استر 66/0

27

]A (]9نوع (خصوصیات الیه هاي نوع اول :8-1جدول

]B,C,D (]9(خصوصیات الیه اي نوع دوم ،سوم و چهارم :9- 1جدول

مشخص است از روي نمودار می توان معادله خط هاي گوناگونی 5-1نمودارهمان گونه که در

همچون خطی ، درجه دو ، لگاریتمی یا توانی بدست آورد که بهترین معادله براي تمام الیه ها رابطه توانی

:بنابر بر مقاله رابطه هاي زیر بدست آمده است. است

28

به ترتیب نمایانگر انتقال ، فشار و پارامتر انتقال و ، انتقال و فشار اولیه هستند و و که

الیه و با استفاده از رابطه بین فشار و انتقال براي الیه ي تک، رابطه زیر براي پیش بینی انتقال . هستند

:بدست آمده

=که براي :رابطه زیر بدست می آید 2

]9[انتقال بر حسب فشار نرمال براي الیه ها : 5- 1نمودار

29

ست که با افزایش ا ایننتایج حاصل از آزمایشات بیانگر مشخص است ، 10-1همانگونه که از جدول

به خاطر . انتقال کاهش پیدا می کند و با افزایش چگالی خطی لیف انتقال افزایش می یابد ، یافتن فشار نرمال

الیه هاي با . د نشکل می ده تا یک فشار خاصی دوام آورده و بعد از آن تغییر ها پفکی بودن الیه ها این الیه

کیلو پاسکال دوام می آورند در 50تکس تا 66/0ال و الیه هاي کیلو پاسک 20تکس تا 33/0چگالی خطی

نتایج بیانگر . کیلو پاسکال صورت می گیرد 100تکس تا 2/2و 65/1حالیکه انتقال براي الیه هاي با الیاف

ست که افزایش چگالی سوزن ها و عمق نفوذ سوزن به دلیل افزایش تعداد برخورد خارها با الیه باعث ا این

از سوي دیگر به دلیل کاهش .درگیري بیشتر الیاف با یکدیگر شده و در نتیجه تخلخل را کاهش می دهد

با ثابت نگه داشتن دیگر پارامتر ها و افزایش جرم واحد . کاهش می یابد βاحتمال تغییر شکل دادن پارامتر

متري براي حرکت پیدا می کنند سطح تعداد بیشتري از الیاف در مسیر خارها قرار گرفته لذا الیاف آزادي ک

.می شود βکه باعث کاهش پارامتر

30

]9[نتایج آزمایش : 10 – 1جدول

هدف از انجام پروژه 1-12

تغییرات در وزن واحد متر مربع و چندال کردن الیه ها بر روي هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر

در این پژوهش تمام مشخصات الیه بی بافت . نفوذ پذیري هواي الیه و هم چنین کارایی فیلتراسیون آن است

.ثابت نگه داشته شده و فقط وزن واحد متر مربع آن ها تغییر یافته است

31

:2فصل

استفادهمواد و تجهیزات مورد

32

مقدمه 1- 2

در این فصل مواد مصرفی و تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده همراه با استاندارهاي بکار گرفته شده

.معرفی شده اند

مواد مورد استفاده 2- 2

الیه بی بافت -

دنیر 7/6پلی استر با نمره : جنس

سوزن زنی : روش تولید

گرم بر متر مربع 700و 400، 346، 270، 200در وزن هاي

.تمام دیگر خصوصیات ثابت نگاه داشته شده و فقط وزن واحد سطح تغییر کرده است

ذرات سیمان -

به عنوان ناخالصی

دستگاههاي مورد استفاده 3- 2

ترازوي دیجیتال 3-1- 2

AMEgf-600:نام دستگاه مورد استفاده

دستگاه اندازه گیري نفوذ پذیري هوا 3-2- 2

Air permeability testerShirley:مورد استفاده نام دستگاه

شرلی:شرکت سازنده

این دستگاه .هدف از استفاده از این دستگاه اندازه گیري مقاومت پارچه در مقابل عبور جریان هوا می باشد

قابلیت گیري اندازه روش تعیین که هدف از آن ملی ایران تنظیم می شود 1245مطابق استاندارد شماره

]10[.باشد می ازمنسوجات عبورهوا

33

نگه دارنده نمونه است که شامل دو قسمت باالیی و پایینی می باشد که قسمت هاي دستگاه شامل قسمت

،قسمت مخصوص پایینی به وسیله نیروي فنر به قسمت باالیی فشار می آورد و نمونه بین آن دو قرار می گیرد

]10[.است سانتی متر مربع و شیر هاي تنظیم افت فشار 07/5اینچ و مساحت 1مکش هوا به قطر

دستگاه مکش هوا 3-3- 2

از موتور 2-2و 1-2این دستگاه مطابق شکل .از این دستگاه جهت مکش هواي آلوده استفاده می شود

آالینده .وات و دو عدد لوله تشکیل شده که الیه مورد آزمایش بین دو لوله قرار می گیرد 1700مکنده با قدرت

توسط دستگاه مکیده می شود ، الیه بی بافت موجود قسمتی از آالینده را در خود نگاه می دارد و باقیمانده از

الزم به ذکر است سطح مقطع قسمتی از الیه که . فیلتر عبور کرده و به داخل قسمت ضایعات منتقل می شود

.تحت عملیات قرار می گیرد ثابت است

]ترسیمی[دستگاه مکش هوا جانبی نماي: 1-2شکل

]ترسیمی[دستگاه مکش هوا ه بعدي سنماي : 2-2شکل

34

:3فصل

آزمایشات ونتایج

35

مقدمه 1- 3

نتایج حاصل از این آزمایش ها نیز به صورت جدول ارائه . در این فصل نحوه انجام آزمایش ها بیان شده است

.شده است

آزمایش تعیین نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي تک ال 2- 3

وزن میلیمتر آب براي هر کدام از الیه ها با 3و 2، 1آزمایش نفوذ پذیري هوا در فشار هاي هواي

آن الیه در هواي عبوريمیانگین آنها به عنوان میزان .بار صورت گرفته است 10هاي مختلف به تعداد مترمربع

.نمایان شده اند 1-3این اعداد در جدول .در نظر گرفته می شود) cc/sec(نیه واحد سی سی بر ثا

) cc/sec(الیه ها در فشارهاي مختلف نسبت به چگالی خطی بر حسب هواي عبوري از: 1- 3جدول

میانگین نفوذ پذیري هوا مشخصات الیه

میلیمتر آب 1در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

آبمیلیمتر 2در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 3در فشار

1ــــــــــ 277 158 200

270 101 196 268

346 87 165 253

400 73 135 168

700 1/36 65 96

محاسبه نفوذپذیري هواي نمونه ها که عبارت است از حجم هوا بر حسب سانتی متر مکعب که در هر حال براي

- 3یک سانتی متر آب از یک سانتی متر پارچه عبور می کند، اعداد بدست آمده در جدول ثانیه تحت فشار ثابت

. سانتی متر مربع تقسیم شده تا نفوذ پذیري الیه ها بر حسب سانتی متر مکعب بر ثانیه بدست آید 07/5بر 1

.آمده است 2-3اعداد مربوطه در جدول

1 .خارج از محدوده دستگاه

36

)cm3/sec(بر حسب سطحیالیه ها در فشارهاي مختلف نسبت به چگالی نفوذ پذیري : 2- 3جدول

میانگین نفوذ پذیري هوا مشخصات الیه

میلیمتر آب 1در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 2در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 3در فشار

1ــــــــــ 63/54 16/31 200

270 92/19 65/38 86/52

346 16/17 54/32 90/49

400 40/14 63/26 17/33

700 12/7 82/12 93/18

گرم بر متر مربع 200آزمایش نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي دوال و سه ال با وزن خطی 3- 3

نمونه از الیه 10در این قسمت که همانند آزمایش قبل صورت می گیرد، آزمایش نفوذ پذیري هوا براي

-3و 3-3اعداد در دو جدول میلیمتر آب انجام گرفته و 3و 2، 1گرمی در فشار هاي 200هاي دوال و سه الي

.نمایش داده شده اند 4

) cc/sec(بر حسب گرم بر متر مربع 200نمونه هاي دوال و سه ال براي الیه ها هواي عبوري ازمیانگین : 3-3جدول

میانگین نفوذ پذیري هوا نمونه

میلیمتر آب 1در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 2در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 3در فشار

230 163 88 دو ال

151 108 58 سه ال

)cm3/sec(حسب گرم بر متر مربع 200پذیري براي نمونه هاي دوال و سه ال میانگین نفوذ: 4-3جدول

میانگین نفوذ پذیري هوا نمونه

میلیمتر آب 1در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 2در فشار

میانگین نفوذ پذیري هوا

میلیمتر آب 3در فشار

36/45 15/32 35/17 دو ال

78/29 30/21 44/11 سه ال

1 .از محدوده دستگاه خارج

37

آزمایش تعیین میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه هاي تک ال 4- 3

نمونه از هر الیه را ابتدا وزن نموده ،سپس آن را در 5به منظور تعیین میزان کارایی فیلتراسیون تعداد

نمونه ها سپس وزن .گرم سیمان به عنوان آالینده از فیلتر عبور داده می شود 1دستگاه مکنده قرار داده و مقدار

:اندازه گیري می شود و کارایی فیلتر به وسیله فرمول زیر محاسبه می شود اًبعد از آزمایش مجدد

=Pوزن نمونه بعد از آزمایش - وزن نمونه قبل از آزمایش 1- 3

×=درصد کارایی فیلتر 2- 3 100 .منعکس شده اند 5- 3نتایج در جدول

آن ها سطحیمیانگین درصد کارایی فیلتراسیون الیه ها بر اساس تغییر چگالی : 5- 3جدول

نمونه هاگرم بر متر 200

مربع

گرم بر متر 270

مربع

گرم بر متر 346

مربع

گرم بر متر 400

مربع

گرم بر متر 700

مربع

درصد کارایی

فیلتراسیون2/3 8/6 4/7 2/14 8/25

گرم برمتر مربع 200آزمایش تعیین میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه دوال و سه الي 5- 3

گرم بر متر مربع همانند آزمایش قبل صورت 200درصد کارایی فیلتراسیون براي نمونه دوال وسه الي

.ارائه شده اند 6 - 3گرفته و نتایج در جدول

گرم بر متر مربع 200براي الیه تک ال ، دوال و سه الي میانگین درصد کارایی فیلتراسیون : 6- 3جدول

:نمونه هاگرم بر متر 200

)یک ال ( مربع

گرم بر متر 400

)دوال(مربع

گرم بر متر 600

)سه ال(مربع

درصد کارایی

فیلتراسیون2/3 2/8 2/12

38

:4فصل

ل نتایجیبحث و تجزیه و تحل

39

مقدمه 4-1

در این فصل نتایج بدست آمده در آزمایش هاي فصل قبل مورد بررسی قرار گرفته و براي درك بهتر

.ارائه می شوندبصورت نمودار

تعیین نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي تک ال 4-2

ن که دلیل آ میزان نفوذ پذیري هوا کاهش می یابد ، متوسط جریان عبوري و نمونه ها سطحیبا افزایش چگالی

عالوه بر آن درگیري الیاف بیشتر شده به همین خاطر نفوذپذیري .حضور بیش تر الیاف و تراکم بیشتر آن هاست

که دلیل آن وجود یش پیدا می کندهمچنین با افزایش فشار هوا میزان نفوذ پذیري نیز افزا .آن کاهش می یابد

.نیروي بیشتر هوا براي نفوذ به الیه هاست

هوا نسبت به چگالی خطیجریان عبوري نمودار تغییر : 1-4نمودار

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 100 200 300 400 500 600 700 800

ي ور

عبن

ریاج

ط س

توم

CC/S

EC

چگالی سطحی

1فشار

2فشار

3فشار

40

چگالی خطیهوا نسبت به نفوذ پذیري نمودار تغییر : 2-4نمودار

گرم بر متر مربع 200تعیین نفوذ پذیري هوا براي نمونه هاي دوال و سه ال با وزن خطی 4-3

که دلیل آن بیشتر شدن میزان الیاف در با افزایش تعداد الیه ها میزان نفوذ پذیري هوا کاهش می یابد

کمتر از یک ال است که دلیل دوال از طرفی کاهش میزان نفوذ پذیري در نمونه هاي، مسیر جریان هوا می باشد

همچنین با افزایش فشار هوا میزان نفوذ پذیري افزایش می .آن می تواند وجود فضاي خالی بین نمونه هاست

.یابد

گرم بر متر مربع به ترتیب 600و 400چگالی ها خطی 4-4و 3-4هاي شایان ذکر است که در نمودار

.شندبیانگر نمونه هاي دوال و سه ال می با

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 100 200 300 400 500 600 700 800

وا ه

يیر

پذذ

فون

(cm3/

sec)

چگالی سطحی

1فشار

2فشار

3فشار

41

گرم بر متر مربع 200تعداد الیه نمونه نسبت به جریان عبورينمودار تغییر : 3-4نمودار

گرم بر متر مربع 200تعداد الیه نمونه نسبت به هوا نفوذ پذیري نمودار تغییر : 4-4نمودار

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 100 200 300 400 500 600 700

ي ور

عبن

ریاج

CC/S

EC

چگالی خطی

1فشار

2فشار

3فشار

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700

وا ه

يیر

پذذ

فون

(cm3/

sec)

چگالی سطحی

1فشار

2فشار

3فشار

42

تعیین میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه هاي تک ال 4-4

گرم بر متر 346تا 270با افزایش چگالی خطی از نیز قابل مشاهده است ، 3-3 همانگونه که در نمودار

دیگر افزایش چگالی ها کارایی مربع درصد کارایی فیلتراسیون تغییر چندانی نکرده است در صورتی که در

افتاده شدن با افزایش چگالی میزان حضور الیاف بیشتر شده و شانس بدام.فیلتراسیون تقریباً دو برابر شده است

.آالینده ها در هنگام عبور از الیه بیشتر می شود

تغییر درصد کارایی فیلتراسیون بر اساس تغییر چگالی خطی الیه ها: 5-4نمودار

گرم بر متر مربع 200تعیین درصد کارایی فیلتراسیون براي نمونه هاي دوال و سه الي 4-5

با افزایش تعداد هر الیه تقریبا درصد .میزان کارایی فیلتراسیون هستیم با افزایش تعداد الي نمونه شاهد افزایش

این افزایش میزان کارایی در مقایسه با افزایش نمونه هاي تک .کارایی فیلتراسیون به یک میزان افزایش می یابد

.ها باشد یهکه دلیل آن می تواند حضور فضاي خالی بین ال.ال کمتر است

0

5

10

15

20

25

30

200 270 346 400 700

نیو

سرا

لتفی

ی رای

کاد

صدر

چگالی خطی

43

گرم بر متر مربع 200تعداد الي نمونه تغییر درصد کارایی فیلتراسیون بر اساس : 6-4نمودار

0

2

4

6

8

10

12

14

200 400 600

نیو

سرا

لتفی

ی رای

کاد

صدر

44

:5فصل

و پسشنهادات نتیجه گیري کلی

45

:نتیجه گیري 1- 5

گرم بر متر مربع و چندال کردن آن شاهد کاهش میزان نفوذ پذیري و 200با افزایش ضخامت نمونه

براي نمونه هاي تک ال نیز افزایش چگالی خطی باعث کاهش نفوذ .افزایش درصد کارایی فیلتراسیون هستیم

رم بر متر مربع با نمونه گ 200از مقایسه نمونه دوالي .پذیري و نیز افزایش درصد کارایی فیلتراسیون می شود

گرم بر متر مربع در میابیم که میزان درصد کارایی نمونه یک ال بیشتر است و در مقابل نمونه 400یک الي

میزان نفوذ پذیري هوا درون نمونه ها به میزان تراکم و فشردگی الیاف به کار برده .دوال نفوذ پذیري بیشتري دارد

دارد به نحوي که با افزایش میزان فشردگی یا همان چگالی خطی نفوذ درون آن و نیز ضخامت الیه بستگی

با افزایش ضخامت نیز مدت زمان بیشتري هوا درون فیلتر قرار داشته و باعث می شود تا .پذیري کاهش می یابد

ی مسیر حرکت هوا داخل آن دائما تغییر نماید که این عمل باعث افزایش میزان افت فشار می شود اما از طرف

افزایش ضخامت شانس برخورد ذرات سیمان را با الیاف افزایش داده و باعث افزایش کارایی فیلتراسیون نسبت به

مقایسه دو مورد باال نشان می دهد که اثر چگالی بر روي نفوذ پذیري و کارایی .نمونه هاي تک ال می شود

ت نگه داشتن پارامترهاي دیگر ضخامت افزایش در واقع هنگامی که با ثاب.فیلتراسیون بیشتر از ضخامت الیه است

پیدا می کند افت فشار ،خیلی کاهش پیدا نمی کند و میزان کارایی فیلتراسیون نیز تنها به مقدار قابل قبولی

با .اما افزایش چگالی تاثیر بیشتر روي دو پارامتر فوق و به خصوص عمل جذب ذرات دارد.بهبود پیدا می کند

قع اندازه منافذ فیلتر کاهش می یابد ،که اندازه منافذ تاثیر زیادي به روي نفوذ پذیري هوا افزایش چگالی در وا

عامل دیگر که پیش از این نیز به آن اشاره شد تغییر .البته میزان کارایی فلیتراسیون را نیز افزایش می دهد.دارد

تاثیر اندازه منافذ . یري هوا کاهش می یابدمسیر هوا از بین الیاف است که با افزایش ضخامت الیه ،میزان نفوذ پذ

گرم بر متر 346گرم بر متر مربع دوال و 200با استفاده از مقایسه دو نمونه .بسیار موثرتر از ضخامت الیه است

میلیمتر آب ،میزان نفوذ پذیري این دو نمونه تقریبا برابر 2و 1مربع تک ال مشاهده می شود که در فشار هواي

گرم بر متر مربع دوال بیشتر از نمونه تک ال است 200ی که میزان کارایی فیلتراسیون براي نمونه است در حال

46

200به بیانی دیگر چنانچه درصد کارایی فیلتراسیون براي این دو نمونه یکسان شود آنگاه نفوذ پذیري نمونه

.گرم بر متر مربع بیشتر خواهد بود

دستگاه اندازه .میلیمتر آب اندازه گیري شده است 3و 2، 1شار کلیه آزمایش هاي نفوذ پذیري در سه ف

اساس کار این دستگاه بر .گیري نفوذ پذیري به کمک میزان هواي خروجی ، فشار هوا را اندازه گیري می کند

بعد از نصب نمونه ،پیچ کنترل میزان مکش هوا از الیه را مشخص می کند .اساس مکش هوا است و نه دمیدن آن

میلیمتر 1ابتدا چون مقدار هواي عبوري بسیار کم است مدت زمان زیادي طول می کشد تا فشار به مقدار و در

اما پس از آن چون حجم هواي عبوري فضاي بیشتري براي گذر از الیه الیاف الزم دارد ،میزان افزایش . آب برسد

.می رسد میلیمتر آب 3و 2فشار به سرعت باال رفته و در اندك زمانی فشار به

قابل مالحضه است خطوطی که می 4-4و 2-4و نمودار 3- 3و2-3هاي آزمایش همانگونه که از نتایج

توان از بین نقاط بدست آمده عبور داد با معادالت توانی ، لگاریتمی توان دو است، که بهترین حالت آن خطی

.با معادله توانی است

47

:پیشنهادات 2- 5

فیلترهاي با وزن متر مربع باال براي استفاده در موقعیت هایی که کارایی فیلتراسیون استفاده از - 1

اهمیت باالتري را نسبت به نفوذ پذیري داراست و فیلترهاي با وزن مترمربع پایین در موقعیت هایی که

.نفوذپذیري در درجه اول اهمیت است

همان وزن متر مربع در مکان هایی که استفاده از فیلترهاي دوال بجاي فیلترهاي تک ال با - 2

.مد نظر استنفوذپذیري بهتر هوا

بررسی عوامل دیگر موثر بر کارایی فیلتراسیون و نفوذپذیري نظیر تکمیل هاي مختلف ، چند ال - 3

.کردن الیه هایی که از وزن متر مربع متفاوت هستند، در پژوهش هاي دیگر

استفاده از لیزر براي شمارش گیري کارایی فیلتراسیون همانندارائه روشی دقیق تر براي اندازه - 4

.تعداد ذرات آالینده

.بکار بردن انواع ذرات آالینده با ابعاد متفاوت در این آزمایش و بررسی آن ها با هم - 5

بررسی تاثیر باردار کردن فیلتر به روش هاي موجود براي استفاده در آالینده هایی که فابلیت باردار - 6

.شدن را دارا هستند

.استفاده از الیاف متفاوت در این پژوهش و بررسی تفاوت آن ها - 7

48

:منابعفهرست

، انتشارات دانشگاه آزاد اسالمی ، روش هاي تولید منسوجات بی بافتوحید محمدي –محمد شهوازیان .]1[

1388واحد یزد ،

[2].Ken Sutherland, Filters and Filtration Handbook ,Elsevier Ltd, 2008[3].Featurearticle ,The use of Nonwovens in air filtration, 2005[4].W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Nonwoven Fabrics, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2003[5].A.Das , R.Alagirusamy&K.RajanNegendra, Filtration characteristic of spun-laid nonwoven fabric , Indian Jouranl of Fiber & Textile Research, September 2009[6]. Ya Liu, Bowen Cheng &GuoxiangCheng ,Development and Filtration Performance of Polylactic Acid Meltblowns, Textile Research Journal, October 2009[7]. M. Mohammadi& P. Banks-Lee ,Air Permeability of Multilayered Nonwoven Fabrics:Comparison of Experimental and Theoretical Results , Textile Research Journal, July 2002[8]. M.A. Saidi, J.Y. Dréan& D. Adolphe, Laser Doppler Anemometry for an Experimental Study of Flow Through Geotextiles: Influence of the Manufacturing Process, Textile Research Journal, Januray 1999[9].Gin-Shing Hwang, Chiu-Kuang Lu, Ming-Fung Lin, Bao-Lin Hwu& Wen-HaoHsing , Transmissivity Behavior of Layered Needlepunched Nonwoven Geotextiles, Textile Research Journal, August 1999

، انتشارات دانشگاه یزد جزوه آزمایشگاه کنترل کیفیت آماري.]10[