不織布の空隙率とは何ですか？

不織布を光にかざしたことがある方は、何か興味深いことに気づいたかもしれません。-それはほとんど何もない空間です。その空虚さは欠陥ではありません。実はこれが、医療用マスクから断熱材、掃除用ワイプに至るまで、不織布があらゆる用途に非常に適している理由の秘密です。

mesh spunlace nonwoven roll by weston

私たちは気孔率について話していますが、それは思っているよりもはるかに単純です。

基本的な考え方

空隙率は、生地の総体積と比較した生地内の空のスペースの量にすぎません。次のように考えてください。スポンジを想像してください。緻密なスポンジは気孔率が低く（材料がより固体で、空気が少ない）、ふわふわしたスポンジは気孔率が高い（内部に閉じ込められた空気が多い）。不織布も同様ですが、隙間がマイクロメートル単位で測定される点が異なります。

気孔率はパーセンテージで表されます。ほとんどの不織布の多孔率は 50% ～ 80% の間です。つまり、文字通り 50-80% が空気であることを意味します。ハイロフト断熱材の場合、その数値は 90% を超えることがあります。-考えてみると、これは途方もない話です。ほとんどが圧縮空気を繊維の足場でまとめて保持していることになります。

計算式は簡単です。布地に実際に含まれる繊維の量と布地が占める空間の量を比較します。空気含有量が高いほど、気孔率も高くなります。

なぜ気孔率が重要なのでしょうか?

ここからが現実的になります。空隙率は、実際の用途で不織布がどのように機能するかに直接影響します。

濾過の場合、気孔率が高いほど通気性が良くなりますが、気孔のサイズとのバランスをとる必要があります。サージカルマスクには呼吸を可能にする十分な多孔性が必要ですが、その孔は病原体をブロックするのに十分小さい必要があります。慎重なバランスですね。

絶縁には、高い気孔率が望ましい。閉じ込められた空気は繊維そのものではなく断熱材です。そのため、断熱製品や防寒着には多孔性の高い不織布がよく使用されます。布地は本質的に空気を保持する役割を果たします。

クリーニングワイプやパーソナルケア製品などの吸収の場合、液体が布地に広がる速度は空隙率によって制御されます。カスタム不織布ワイプ工場では、液体がすぐに吸収され、液が溜まることなく均一に分散されるように、多孔性を正確に設計する必要があります。

保護のためには、気孔率が低い方が効果的です。医療用ガウンと防護バリアは、液体や粒子の通過を防ぐために中程度から低い多孔率を使用しています。--

空隙率を制御するものは何ですか?

メーカーは単に特定の気孔率レベルに到達するだけではありません。彼らはいくつかの重要な選択を通じてそれを設計します。

接着方法が最大の要因です。不織布にニードル-パンチ-文字通り有刺針で刺して繊維を絡ませると、-非常にふわふわした多孔質の生地（多孔率 93～97%）が得られます。熱接着 (熱と圧力) を使用すると、生地がより緻密になり、多孔質が少なくなります。化学接着剤またはスプレー接着はその中間に位置します。

生地の重量 (1 平方メートルあたりのグラム数で測定) も主要なコントロールです。同じ空間に充填される材料の量が増えると、気孔率が低くなります。単純な数学です。

繊維の種類も重要です。ポリエステル、ポリプロピレン、綿、レーヨンはそれぞれ異なる特性を持っています。細い繊維は、粗い繊維とは異なる詰め方をすることができます。カーディング、スパンボンド、エアレイドなど、製造プロセス中の繊維の配置方法-も、開始時の空隙率に影響します。

製造中の温度、圧力、速度によって最終結果を微調整します。{0}このため、高品質の不織布メーカーはこれらのパラメータを慎重に管理しています。

Westons porous nonwoven roll holding by a hand

驚き: 多孔性だけですべてがわかるわけではない

ここで、人々をつまずかせる興味深いことがあります。同じ空隙率を持つ 2 つの不織布は、まったく異なる性能を発揮する可能性があります。

なぜ？なぜなら、気孔率は総空隙スペースのみを測定するからです。毛穴のサイズや毛穴のつながり具合についてはわかりません。生地の 75% が多孔質で、空気の流れを制限する小さな曲がりくねった孔がたくさんある一方で、別の 75% の多孔質生地には、空気が容易に流れる大きな真っ直ぐな孔があります。

濾過性能に関しては、多くの場合、全気孔率よりも平均細孔径の方が重要です。断熱性の場合は、多孔性が優先されます。複合材料の通気性に関しては、空隙率だけよりも嵩密度の方が重要な場合があります。

このため、エンジニアは、空の空間がどれだけ存在するかだけでなく、その空間がどのように構造化されているかを理解するために、さまざまな方法{0}}液体間隙率測定、毛細管流量測定、画像解析-で空隙率を測定します。

現実の-世界の数字

標準的な不織布は通常、74-79% の気孔率範囲にあります。医療グレードの不織布は、多くの場合、約 70 ～ 85% に集まります。断熱材は90％以上へ推し進めます。

これらは乱数ではありません。あウェストン不織布工場設計する不織布特定のアプリケーションでは、パフォーマンス要件を満たすためにこれらの範囲を慎重にターゲットにします。通気性を高めるために多孔率を高くし、バリア保護のために多孔率を低くする-これは意図的な工学的な選択です。

アプリケーションの現実

実際には、業界が異なれば気孔率の最適化方法も異なります。

フィルターメーカー (エアフィルター、液体フィルター) は、ターゲット粒子に合わせて 70 ～ 80% 程度の気孔率と特定の細孔サイズを組み合わせて設計します。断熱材メーカーは、空気の捕捉を最大化するために、多くの場合 80 ～ 95% と高めに設定します。吸収性製品メーカーは、液体の迅速な吸収と分配を可能にするために 75 ～ 85% を使用します。

医療機器と保護機器は複数のニーズのバランスをとります。快適さと通気性のために十分な多孔性が必要ですが、生地がふるいになるほど多孔性は必要ありません。これは、強度、吸収性、耐久性を同時に必要とする不織布ワイプやクリーニング製品にとって特に重要です。

トレードオフ

あらゆる気孔率の選択にはトレードオフが伴います。多孔質の生地はコストが安くなります (使用する材料が少なくなります) が、強度が低くなり、バリア保護の効果が低くなります。多孔質の少ない生地はより強力で保護性が高くなりますが、流れが制限され、製造コストが高くなります。多孔質の生地が多いほど快適ですが、保護力は低くなります。設計者は、特定のアプリケーションにとって何が最も重要であるかに基づいて、これらの緊張を慎重に乗り越えます。