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技術(shù)文章

無塵抹布的特性
無塵抹布俘獲和留住微粒的特性有明顯區(qū)別
 
 
　　　用布擦拭表面能夠達(dá)到什么樣的清潔水平？當(dāng)用它來清潔或者**表面上的微米級或亞微米級污染物時，這個問題可能比人們想象的更難回答。從筆者的認(rèn)識來看，現(xiàn)在還沒有一種普遍都能接受的、能夠直接測定抹布使用性能的測試方法。一些測試方法能夠確定抹布擦掉的油脂或者油的數(shù)量，還有一些方法試圖測量在擦拭物體表面時所**掉的微粒數(shù)量，但這些方法都有它們的局限性。然而，抹布購買者經(jīng)常會指定某種清潔程度和吸附特性。吸附特性包括芯吸速率和抹布能夠吸收的液體容量。清潔度規(guī)范包括抹布在測試過程中釋放出來的微粒數(shù)量，它包括把抹布放到盛水的容器中并在規(guī)定的時間內(nèi)晃動容器。這些測試結(jié)果表明，在試驗中釋放出來的微粒數(shù)量*少的抹布性能*好，或者把*少的污染物釋放到清潔環(huán)境里的抹布性能*好。

圖1從P.A.T.抹布和傳統(tǒng)抹布從溶液中
俘獲和釋放出來的A.C.細(xì)微粒。

因為抹布的清潔度是在使用方面的性能指標(biāo)，所以制造商一直努力減少釋放出來的污染物微粒。例如，Paley等人的無邊角抹布**（美國**號：4,888,229），這種抹布試圖減少從抹布邊沿釋放出來的污染物微粒。Diaber等人開發(fā)出一種編織管狀抹布，這種抹布只有兩條邊是經(jīng)過切割和縫合的，這樣可以減少污染源（美國**號：5,229,181）。Reynolds的**是用熱氣噴射機來密封抹布切割開的邊沿（美國**號：5,069,735）。Morin等人提出了一種工藝（美國**號：6,189,189），當(dāng)溶劑浸透抹布時，它能夠把預(yù)飽和抹布可能釋放出來的微粒數(shù)量減到*少。這些發(fā)明都是用來消除物體表面污染物的。
本文報導(dǎo)由Milliken公司“Anticon”產(chǎn)品業(yè)務(wù)部在一種新的抹布技術(shù)上進(jìn)行的俘獲和釋放試驗的結(jié)果。設(shè)計這種抹布的目的是為了減少污染物的釋放和完善從清潔過的表面上俘獲和留住污染物的能力。用來進(jìn)行試驗和對比的抹布采用了Milliken公司的微粒吸附技術(shù)（P.A.T.），這種技術(shù)通過改變纖維的化學(xué)性質(zhì)來提高纖維的微粒吸附和保留特性。

圖2P.A.T.抹布和傳統(tǒng)抹布俘獲和釋放
的大的A.C.細(xì)微粒數(shù)量。


試驗方法
一般而言，試驗過程和IEST-RP-CC-004.2第5.2節(jié)非常相似，它們使用相同的振動器、同等的振動時間和同樣的激光微粒計數(shù)器。俘獲和釋放數(shù)據(jù)就是根據(jù)這些結(jié)果計算出來的。因為在這個例子中沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)測試方法來測試微粒的俘獲和釋放，所以不能選擇第三方測試。
有兩種不同類型的標(biāo)準(zhǔn)化試驗灰塵：Duke科技公司提供的A.C.細(xì)灰和Cabot公司提供的碳黑粒子Monarch1300。含有這兩種微粒的懸浮液都是用去離子（DI）水做的。超聲波槽是用來保證盡可能地把粒子團打散。

微粒吸附（俘獲）和保留測試的過程
1、劇烈搖晃含有0.100克A.C.細(xì)灰（或者碳黑粒子）的3千克去離子（DI）水，然后靜止放置30分鐘。從溶液上部輕輕倒出大約2千克作為原液。
2、從原液中取出2.1克A.C細(xì)灰溶液（或者1.0克碳黑粒子），把它加入經(jīng)過過濾的去離子水中做成400克微粒懸浮液。
3、把懸浮液放到超聲波槽中放置10分鐘，然后再把它放到Gilson雙軸震蕩器里震蕩5分鐘。
4、取出25克懸浮液來測量微粒濃度。
5、拿一塊干的抹布稱重，然后把它和剩下的375克懸浮液一起放進(jìn)一個容量為1.0升的高密度聚乙烯（HDPE）廣口瓶里。用雙軸振蕩器震蕩5分鐘。
6、取出抹布，把它放進(jìn)一個盛有375克干凈的去離子水的廣口瓶里，這瓶去離子水的微粒數(shù)量已經(jīng)測量過了。記錄下濕抹布的重量，用雙軸震蕩器震蕩盛有抹布的廣口瓶5分鐘。取出并丟棄抹布。
7、測量兩個寬口瓶的微粒濃度。
8、用一個只有微粒懸浮液（不含抹布）的廣口瓶重復(fù)第2到第5步，確定微粒分裂或重新分布的數(shù)量。
9、用只盛有清潔去離子水和抹布的寬口瓶重復(fù)第5和第6步，測定抹布釋放出來的微粒數(shù)量。


圖3P.A.T.抹布和傳統(tǒng)抹布俘獲和釋放
的小的碳黑微粒數(shù)量。

微粒俘獲和釋放的定義
根據(jù)上述實驗，產(chǎn)生的微?？倲?shù)包括懸浮液*初的微粒數(shù)、在雙軸震蕩過程中從抹布釋放出來的微粒數(shù)量和較大的微粒被打散后產(chǎn)生的微粒數(shù)量。如果俘獲的微粒數(shù)量是負(fù)的，這就意味著釋放到水中的微粒大于**掉的數(shù)量，那么俘獲的粒子數(shù)定義為零。因此，抹布俘獲的微粒數(shù)量的定義如下：
俘獲的微粒數(shù)=溶液中原有的微粒數(shù)＋抹布釋放出
出來的微粒數(shù)＋大微粒被打散后產(chǎn)生的微粒數(shù)－雙軸震蕩后的微粒數(shù)
抹布留住微粒和把微粒撿出來一樣重要。如果抹布不能留住污染物，它們將會在人們用它來做清潔時再次污染表面或者環(huán)境。因此，人們非常關(guān)心到底有多少微粒被抹布俘獲或是留住。如果抹布釋放的微粒數(shù)是負(fù)的，那么就因為沒有釋放任何微粒而把它定義為零：
釋放出來的微粒數(shù)=雙軸震蕩后的微粒數(shù)（第六步）－濕抹布中的微粒數(shù)－從干凈抹布中釋放出來的微粒數(shù)。

試驗結(jié)果
用傳統(tǒng)抹布和P.A.T.抹布來分析A.C.細(xì)灰和碳黑粒子Monarch1300的試驗結(jié)果。P.A.T.抹布的試驗結(jié)果取自五次重復(fù)實驗的平均值。傳統(tǒng)抹布的試驗使用由幾家同類型公司提供的抹布，共進(jìn)行了15次重復(fù)試驗，取平均值。圖表所顯示的誤差棒是正/負(fù)一個標(biāo)準(zhǔn)偏差。小微粒的試驗的變化要高于大微粒。
圖1和2分別是小微粒和大微粒的A.C.細(xì)塵的測試結(jié)果。把0.5微米或更大的顆粒之和定義為小微粒，5.0微米或者更大的微粒之和是大微粒。小微粒和大微粒的初始濃度分別約為3,000,000個微粒和10,000個微粒。如圖1所示，試驗結(jié)果顯示P.A.T抹布俘獲的小微粒是傳統(tǒng)抹布的三倍多，釋放出來的微粒只占俘獲微粒的百分之十四。傳統(tǒng)抹布會釋放抹布上百分之八十五的微粒。這些釋放出來的微粒很可能會造成再次污染或者交叉污染。
大微粒的試驗結(jié)果顯示，P.A.T.抹布俘獲的微粒數(shù)量是其他測試抹布的35倍以上。釋放出來微粒占俘獲微粒的比例卻非常小的。而傳統(tǒng)抹布基本上會把所有俘獲的微粒都釋放掉。

圖4 P.A.T.抹布和傳統(tǒng)抹布俘獲和釋放
的大的碳黑微粒數(shù)量。

圖3和圖4分別是小碳黑微粒和大碳黑微粒的試驗結(jié)果。試驗表明，P.A.T.抹布俘獲的小微粒數(shù)量是其他抹布的4倍，俘獲的大微粒是其他抹布的7.5倍。P.A.T.抹布釋放的小微粒占俘獲總量的百分之二，而其他抹布釋放的數(shù)量占總量的百分之八十八。大微粒試驗結(jié)果顯示，P.A.T.抹布釋放的大微粒占俘獲總量的百分之三，而其他抹布釋放的數(shù)量占總量的百分之八十八。而且，這些沒有吸附在抹布表面的微粒會成為一種污染源。
圖5是抹布浸入0.1%的Monarch 1300碳黑溶液并且晾干后俘獲的微粒數(shù)。左圖是P.A.T.抹布，吸附在它的纖維表面上的微粒明顯要多于右圖的傳統(tǒng)抹布。

結(jié)論
雖然沒有普遍都能接受的、能夠直接評價抹布性能的測試方法，但是這個行業(yè)已經(jīng)開發(fā)出用間接的方法來評價抹布性能的技術(shù)規(guī)范。利用這些測量工具，通過獨特的抹布結(jié)構(gòu)、邊沿密封和洗滌工藝，在減少微粒釋放方面我們已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。但是，理想的抹布不僅要開始時潔凈，它還要能夠俘獲并保留污染物直到把它帶出潔凈環(huán)境并且丟棄。

作者簡介
本文作者Peter K. Kang博士是MillikenAnticon產(chǎn)品公司業(yè)務(wù)部**開發(fā)工程師，Milliken公司總部設(shè)在美國佐治亞州LaGrange。電話：(1)864-237-3724，電子郵件：peter.kang@milliken.com。Kang博士于兩年前到Anticon產(chǎn)品業(yè)務(wù)部工作，此前在Milliken調(diào)研公司工作了五年。他持有美國佐治亞工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)學(xué)士學(xué)位和佛羅里達(dá)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)博士學(xué)位，他已經(jīng)在期刊雜志和研討會學(xué)報上共發(fā)表了十篇文章并擁有四項美國**。

圖5用電子顯微鏡觀查到的P.A.T.抹布
（左）和傳統(tǒng)抹布（右）俘獲的微粒。