基于開纖工藝優(yōu)化和微型污染物指標(biāo)控制的超細(xì)纖維潔凈擦拭布關(guān)鍵工藝的研究

馬傳順

摘 要：當(dāng)前社會(huì)技術(shù)層面的革新速度逐步加快，尤其體現(xiàn)在精密制造行業(yè)以及微電子行業(yè)中，因此對于生產(chǎn)環(huán)境的要求也逐步嚴(yán)格，精密行業(yè)也將生產(chǎn)環(huán)境中的微型污染物作為重點(diǎn)清理對象，因此該行業(yè)中微型污染顆粒的含量控制已經(jīng)成為熱門的研究話題。超細(xì)纖維擦拭布在污染物清除與設(shè)備清潔方面扮演著重要角色和發(fā)揮不可替代的作用，并且其市場需求量也在不斷增加。本次課題主要闡述了擦拭產(chǎn)品性能表現(xiàn)影響因素，同時(shí)對其中的缺陷進(jìn)行一定的處理，對產(chǎn)品和關(guān)鍵生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。本文通過研究比表面積和所使用纖維線密度平方之間的關(guān)聯(lián)性，提出有效解決纖維細(xì)度過大的問題的方法，并對開纖工藝的優(yōu)化進(jìn)行科學(xué)的論述。超細(xì)纖維擦拭布的加工環(huán)境設(shè)定在無塵室中，其中涉及到的所有工序都需要進(jìn)行嚴(yán)格管控。在完成整個(gè)超細(xì)纖維擦拭產(chǎn)品的加工環(huán)節(jié)中，對于每一個(gè)步驟中參數(shù)以及外部影響因素的波動(dòng)都需要進(jìn)行有效監(jiān)測與控制，其中包含鹽離子濃度、有機(jī)物種類、微型顆粒數(shù)量等。經(jīng)過對超細(xì)纖維潔凈擦拭布關(guān)鍵工藝的設(shè)計(jì)進(jìn)行關(guān)鍵工藝的優(yōu)化，從超純水進(jìn)行分析監(jiān)測的結(jié)果可以得知，其中顆粒物含量、離子濃度等指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化，符合高質(zhì)量擦拭產(chǎn)品的生產(chǎn)條件，對于最終擦拭布產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：擦拭布；超細(xì)纖維；微型污染物；開纖

Abstract： As technological innovation gradually accelerates in the society now， especially in the industries of precision manufacturing and microelectronics， it results in more strict requirements on the manufacturing environment， and micropollutants are also regarded by the precision manufacturing industry as a key object to remove from the manufacturing environment， so the control of micropollutants in this industry has become a hot research topic. Ultra-fine fiber wipes play an important and irreplaceable role in removing pollutants and cleaning equipment， the market demand for which keeps increasing. This study mainly expounds the factors that affect the performances of wipes， handling defects in them to some extent and optimizing such products and the key manufacturing process. By studying the correlation between the specific surface area and squared density of fibers， this paper presented an effective method for solving the problem of excessively peeling fiber， and gave a scientific explanation of optimizing the fiber peeling process. Ultra-fine fiber wipes are manufactured in dust-free rooms， each procedure of which needs strict supervision and control. When the whole manufacturing process of ultra-fine fiber wipes is implemented， parameters for each procedure and fluctuation of external influencing factors should all be monitored and controlled effectively， including the concentration of salt ions， types of organics， the quantity of tiny particles etc. The key process of ultra-fine fiber wipes was designed and optimized， and from the results of analyzing and monitoring ultrapure water， it can be seen that the indicators such as the quantity of particles and the concentration of ions have all be significantly optimized， and met the manufacturing conditions of high-quality wipes， which is of great help to improving the final quality of wipes.

Keywords： Wipes， Ultra-fine fiber， Micropollutant， Fiber peeling

現(xiàn)階段各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都趨向于精密化，因此對于生產(chǎn)環(huán)境的要求也逐步嚴(yán)格，精密行業(yè)也將生產(chǎn)環(huán)境中的微型污染物作為重點(diǎn)清理對象，各種微小污染物顆粒在實(shí)際清理的過程中有較大的阻礙。首個(gè)將微型污染顆粒作為清理對象的擦拭產(chǎn)品能夠追溯與上世紀(jì)六十年代，其發(fā)明者是美國著名的科學(xué)家Edward Paley，自從該類型產(chǎn)品問世之后，在各個(gè)行業(yè)都得到了較為廣泛的使用，人們也根據(jù)各領(lǐng)域的特點(diǎn)對擦拭產(chǎn)品進(jìn)行功能性擴(kuò)展與延伸。就當(dāng)前的使用領(lǐng)域上來看，超細(xì)纖維擦拭產(chǎn)品在機(jī)械硬盤磁頭以及精密機(jī)械清潔方面發(fā)揮著不可替代的作用。僅僅從國內(nèi)整體表現(xiàn)上來看，相關(guān)技術(shù)革新速度加快，尤其是微電子領(lǐng)域?qū)Τ瑑艏夹g(shù)有較大的需求。所以說，不斷提升擦拭布質(zhì)量與性能成為現(xiàn)階段乃至之后一段時(shí)間的發(fā)展任務(wù)。

1、潔凈擦拭布性能影響分析

潔凈擦拭布產(chǎn)品最為基礎(chǔ)的功用就是有效清潔與吸附[1]，其中與擦拭布產(chǎn)品的清潔能力關(guān)聯(lián)性較大的參數(shù)就是比表面積，行業(yè)中對比表面積有一定的計(jì)算方式，如公式（1）所示：

在上述的公式當(dāng)中：F 定義為分析產(chǎn)品的比表面積數(shù)值，單位是cn2.g ；Nm 定義為選定單位纖維長度數(shù)值，單位是cm/g ；d定義為纖維直徑尺寸數(shù)值，單位是μm；Ndtex 定義為纖度數(shù)值，單位是dtex。

因此可以得知，最終測定的比表面積和所使用纖維線密度平方之間是反比關(guān)聯(lián)，超細(xì)纖維就會(huì)具備較大的比表面積數(shù)值，同時(shí)除污清潔能力強(qiáng)。在行業(yè)應(yīng)用中仍舊是以上述的公式為標(biāo)準(zhǔn)選定纖維，為確保比表面積符合生產(chǎn)需要，使用開纖技術(shù)能夠有效解決纖維細(xì)度過大的問題。

對于所生產(chǎn)擦拭產(chǎn)品的各種性能要求不僅僅局限于清潔除污與吸附能力，還應(yīng)當(dāng)具備重復(fù)性使用與手感柔軟、具有抗菌性等特征。同時(shí)，隨著科技的不斷發(fā)展，對于精密化產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)要求也有大幅度提升，擦拭布也正在向功能多樣化方向進(jìn)行過渡，在此期間所需要考慮的影響因素會(huì)涉及到較大的范圍，例如鹽離子總量、有機(jī)物含量等等，各類影響條件與產(chǎn)品最終的質(zhì)量都息息相關(guān)。所以說，加工生產(chǎn)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格把控，無論是在生產(chǎn)資金投入方面還是在工序方面，確保符合高質(zhì)量產(chǎn)品的各項(xiàng)要求。

2、開纖工藝的優(yōu)化

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，構(gòu)成擦拭布結(jié)構(gòu)所使用的纖維并不是單一類型，其中涵蓋滌綸布料以及超細(xì)纖維[2]，兩者具備一定的相同特性，例如構(gòu)成布料之間并沒有間隔。但是在結(jié)構(gòu)與使用過程中差異性較大，前者的應(yīng)用領(lǐng)域大都是條件較為寬松的加工環(huán)境，滌綸種類的整體顯微觀測圖像如圖1。

超細(xì)纖維中所包含的纖維大都經(jīng)過了開纖處理，在對滌錦材料進(jìn)行處理之前的組織圖示如圖2所示，整個(gè)纖維構(gòu)成細(xì)度較大；若經(jīng)過開纖處理過后，單個(gè)組織纖維表面出現(xiàn)數(shù)量較多的微型孔洞，可以顯著提升擦拭產(chǎn)品的比表面積數(shù)值，并且對微型污染顆粒的吸附作用有所完善，處理后的對比圖像如圖3所示。

從滌錦復(fù)合纖維的定義上來看，該產(chǎn)品是借助于復(fù)合紡織手段加工而成的纖維產(chǎn)品，將該類型的纖維進(jìn)行開纖處理，最終測定的有效開纖比例穩(wěn)定在60%之上的能夠作為超細(xì)纖維產(chǎn)品。但是就最終擦拭布產(chǎn)品來看，其產(chǎn)品性能表現(xiàn)是在充分擦拭強(qiáng)度條件下不會(huì)發(fā)生損壞，此時(shí)就需要作為卷軸形式的擦拭產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)與測定，并且延長整個(gè)運(yùn)行周期。

3、染整用水的優(yōu)化及規(guī)范

在完成整個(gè)超細(xì)纖維擦拭產(chǎn)品的加工環(huán)節(jié)中，對于每一個(gè)步驟中參數(shù)以及外部影響因素的波動(dòng)都需要進(jìn)行有效監(jiān)測與控制，其中包含鹽離子濃度、有機(jī)物種類、微型顆粒數(shù)量等。最終得到的擦拭產(chǎn)品需要符合各類精密加工行業(yè)的基礎(chǔ)條件，但是上述的工藝在普通的染整環(huán)節(jié)中無法滿足。為了完成整個(gè)試驗(yàn)過程，首先就需要對加工生產(chǎn)中所涉及到的輔助加工試劑進(jìn)行含量測定與選取，但是所使用精煉水的含量水平偏高，進(jìn)而會(huì)使得加工過程中成分改變區(qū)間大，造成不可控的結(jié)果。所以說，工藝有效設(shè)計(jì)的重要一環(huán)就是對染整用水進(jìn)行規(guī)范化。本次實(shí)驗(yàn)所選用的超純水與一般用水的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)測定數(shù)據(jù)波動(dòng)如圖4至6所示。

從上述的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，行業(yè)中所使用的染整用水顆粒物、離子等指標(biāo)變化程度大，同時(shí)對外部環(huán)境因素較為敏感，例如臺風(fēng)天氣、干旱天氣等都會(huì)對所使用水質(zhì)造成一定的參數(shù)調(diào)整。所以說，擦拭產(chǎn)品染整環(huán)節(jié)中所涉及到的各項(xiàng)指標(biāo)不易被掌控，尤其是微型污染物的濃度數(shù)值。但是對超純水進(jìn)行分析監(jiān)測的結(jié)果可以得知，其中顆粒物含量、離子濃度等指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化，符合高質(zhì)量擦拭產(chǎn)品的生產(chǎn)條件。因此能夠得出，超純水的推廣對于最終擦拭布產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的推動(dòng)作用。

5結(jié)論

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶動(dòng)著科技的進(jìn)步，尤其是現(xiàn)代社會(huì)中各種精密行業(yè)以及微電子領(lǐng)域受到各界的關(guān)注，為了確保微電子行業(yè)的快速發(fā)展，因此該行業(yè)中微型污染顆粒的含量控制已經(jīng)成為熱門的研究話題。其中擦拭布在污染物清除與設(shè)備清潔方面發(fā)揮著不可替代的作用，并且市場對其的需求量也逐步上升，對其要求也逐步嚴(yán)格。在市場中存在的諸多產(chǎn)品當(dāng)中，使用頻率較高的就是超細(xì)纖維擦拭布，該產(chǎn)品的加工環(huán)境設(shè)定在無塵室當(dāng)中，并且其中涉及到的所有工序都需要進(jìn)行嚴(yán)格管控。不僅如此，為了有效提升該產(chǎn)品在國內(nèi)和國際市場的使用比例，相關(guān)擦拭產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)當(dāng)逐步優(yōu)化生產(chǎn)流程，對其中的開纖處理、染整用水等進(jìn)行合理升級與完善。

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