技術(shù)文章

無(wú)塵擦拭布俘獲和留住微粒的特征有明顯的區(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(lái)清潔或者**表面上的微米級(jí)或亞微米級(jí)污染物時(shí)，這個(gè)問(wèn)題可能比人們想象的更難回答。從筆者的認(rèn)識(shí)來(lái)看，現(xiàn)在還沒(méi)有一種普遍都能接受的、能夠直接測(cè)定抹布使用性能的測(cè)試方法。一些測(cè)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(cè)量在擦拭物體表面時(shí)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(gòu)買者經(jīng)常會(huì)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(cè)試過(guò)程中釋放出來(lái)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(shí)間內(nèi)晃動(dòng)容器。這些測(cè)試結(jié)果表明，在試驗(yàn)中釋放出來(lái)的微粒數(shù)量濟(jì)少的抹布性能濟(jì)好，或者把濟(jì)少的污染物釋放到清潔環(huán)境里的抹布性能濟(jì)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(lái)的A.C.細(xì)微粒。

因?yàn)槟ú嫉那鍧嵍仁窃谑褂梅矫娴男阅苤笜?biāo)，所以制造商一直努力減少釋放出來(lái)的污染物微粒。例如，Paley等人的無(wú)邊角抹布**（美國(guó)**號(hào)：4,888,229），這種抹布試圖減少?gòu)哪ú歼呇蒯尫懦鰜?lái)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(guò)切割和縫合的，這樣可以減少污染源（美國(guó)**號(hào)：5,229,181）。Reynolds的**是用熱氣噴射機(jī)來(lái)密封抹布切割開的邊沿（美國(guó)**號(hào)：5,069,735）。Morin等人提出了一種工藝（美國(guó)**號(hào)：6,189,189），當(dāng)溶劑浸透抹布時(shí)，它能夠把預(yù)飽和抹布可能釋放出來(lái)的微粒數(shù)量減到濟(jì)少。這些發(fā)明都是用來(lái)消除物體表面污染物的。
本文報(bào)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(yàn)的結(jié)果。設(shè)計(jì)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(guò)的表面上俘獲和留住污染物的能力。用來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)和對(duì)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(guò)改變纖維的化學(xué)性質(zhì)來(lái)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(yàn)方法
一般而言，試驗(yàn)過(guò)程和IEST-RP-CC-004.2弟5.2節(jié)非常相似，它們使用相同的振動(dòng)器、同等的振動(dòng)時(shí)間和同樣的激光微粒計(jì)數(shù)器。俘獲和釋放數(shù)據(jù)就是根據(jù)這些結(jié)果計(jì)算出來(lái)的。因?yàn)樵谶@個(gè)例子中沒(méi)有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法來(lái)測(cè)試微粒的俘獲和釋放，所以不能選擇弟三方測(cè)試。
有兩種不同類型的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)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(lái)保證盡可能地把粒子團(tuán)打散。

微粒吸附（俘獲）和保留測(cè)試的過(guò)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(guò)過(guò)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(lái)測(cè)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(gè)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(gè)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(cè)量過(guò)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(cè)量?jī)蓚€(gè)寬口瓶的微粒濃度。
8、用一個(gè)只有微粒懸浮液（不含抹布）的廣口瓶重復(fù)弟2到弟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)弟5和弟6步，測(cè)定抹布釋放出來(lái)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(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生的微粒總數(shù)包括懸浮液濟(jì)初的微粒數(shù)、在雙軸震蕩過(guò)程中從抹布釋放出來(lái)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(lái)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(lái)一樣重要。如果抹布不能留住污染物，它們將會(huì)在人們用它來(lái)做清潔時(shí)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?yàn)闆](méi)有釋放任何微粒而把它定義為零：
釋放出來(lái)的微粒數(shù)=雙軸震蕩后的微粒數(shù)（弟六步）－濕抹布中的微粒數(shù)－從干凈抹布中釋放出來(lái)的微粒數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)果
用傳統(tǒng)抹布和P.A.T.抹布來(lái)分析A.C.細(xì)灰和碳黑粒子Monarch1300的試驗(yàn)結(jié)果。P.A.T.抹布的試驗(yàn)結(jié)果取自五次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值。傳統(tǒng)抹布的試驗(yàn)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(yàn)，取平均值。圖表所顯示的誤差棒是正/負(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。小微粒的試驗(yàn)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(cè)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(gè)微粒和10,000個(gè)微粒。如圖1所示，試驗(yàn)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(lái)的微粒只占俘獲微粒的百分之十四。傳統(tǒng)抹布會(huì)釋放抹布上百分之八十五的微粒。這些釋放出來(lái)的微粒很可能會(huì)造成再次污染或者交叉污染。
大微粒的試驗(yàn)結(jié)果顯示，P.A.T.抹布俘獲的微粒數(shù)量是其他測(cè)試抹布的35倍以上。釋放出來(lái)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(huì)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(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)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(yàn)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(méi)有吸附在抹布表面的微粒會(huì)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(méi)有普遍都能接受的、能夠直接評(píng)價(jià)抹布性能的測(cè)試方法，但是這個(gè)行業(yè)已經(jīng)開發(fā)出用間接的方法來(lái)評(píng)價(jià)抹布性能的技術(shù)規(guī)范。利用這些測(cè)量工具，通過(guò)獨(dú)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(shí)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(jiǎn)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(guó)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(guó)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(huì)學(xué)報(bào)上共發(fā)表了十篇文章并擁有四項(xiàng)美國(guó)**。

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。

3M公司增強(qiáng)柔性包裝解決辦法的優(yōu)勢(shì)

3公司日前宣布完成對(duì)SCC產(chǎn)品公司和JJ Converting LLC公司的收購(gòu)。SCC產(chǎn)品公司是Static ControlComponents公司的兄弟公司，它主要從事靜電控制的柔性包裝和工作站產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和銷售，這些產(chǎn)品可以保護(hù)電子設(shè)備在整個(gè)生產(chǎn)、維修、組裝、安裝和運(yùn)輸過(guò)程中免遭損壞。JJConverting公司主要從事靜電控制袋的薄膜的生產(chǎn)。
與3M公司提供的產(chǎn)品相結(jié)合，包括靜電屏蔽袋和防潮袋，這幾宗收購(gòu)?fù)貙捔?M公司在主要電子產(chǎn)品市場(chǎng)中的用于柔性包裝的電子產(chǎn)品解決方案。
3M電子解決方案子公司副總裁Frank R. Little說(shuō)：“3M公司、SCC產(chǎn)品公司和JJConverting公司在產(chǎn)品質(zhì)量、用戶滿意度和認(rèn)同度等方面都享有很高的聲譽(yù)。三家公司的整合，將使我們擁有更多的機(jī)會(huì)創(chuàng)造出新產(chǎn)品，包括適用范圍更廣的柔性包裝、工作站產(chǎn)品和地板材料。”
SCC產(chǎn)品公司和JJ Converting LLC公司在全球擁有大約150名雇員。它們的總部都設(shè)在美國(guó)北卡羅來(lái)納州Sanford。
3M公司未透露收購(gòu)交易的詳細(xì)情況。

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