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无尘抹布的特性

无尘抹布俘获和留住微粒的特性有明显区别

　　　用布擦拭表面能够达到什么样的清洁水平？当用它来清洁或者**表面上的微米级或亚微米级污染物时，这个问题可能比人们想象的更难回答。从笔者的认识来看，现在还没有一种普遍都能接受的、能够直接测定抹布使用性能的测试方法。一些测试方法能够确定抹布擦掉的油脂或者油的数量，还有一些方法试图测量在擦拭物体表面时所**掉的微粒数量，但这些方法都有它们的局限性。然而，抹布购买者经常会指定某种清洁程度和吸附特性。吸附特性包括芯吸速率和抹布能够吸收的液体容量。清洁度规范包括抹布在测试过程中释放出来的微粒数量，它包括把抹布放到盛水的容器中并在规定的时间内晃动容器。这些测试结果表明，在试验中释放出来的微粒数量*少的抹布性能*好，或者把*少的污染物释放到清洁环境里的抹布性能*好。

图1从P.A.T.抹布和传统抹布从溶液中
俘获和释放出来的A.C.细微粒。

因为抹布的清洁度是在使用方面的性能指标，所以制造商一直努力减少释放出来的污染物微粒。例如，Paley等人的无边角抹布**（美国**号：4,888,229），这种抹布试图减少从抹布边沿释放出来的污染物微粒。Diaber等人开发出一种编织管状抹布，这种抹布只有两条边是经过切割和缝合的，这样可以减少污染源（美国**号：5,229,181）。Reynolds的**是用热气喷射机来密封抹布切割开的边沿（美国**号：5,069,735）。Morin等人提出了一种工艺（美国**号：6,189,189），当溶剂浸透抹布时，它能够把预饱和抹布可能释放出来的微粒数量减到*少。这些发明都是用来消除物体表面污染物的。
本文报导由Milliken公司“Anticon”产品业务部在一种新的抹布技术上进行的俘获和释放试验的结果。设计这种抹布的目的是为了减少污染物的释放和完善从清洁过的表面上俘获和留住污染物的能力。用来进行试验和对比的抹布采用了Milliken公司的微粒吸附技术（P.A.T.），这种技术通过改变纤维的化学性质来提高纤维的微粒吸附和保留特性。

图2P.A.T.抹布和传统抹布俘获和释放
的大的A.C.细微粒数量。

试验方法
一般而言，试验过程和IEST-RP-CC-004.2第5.2节非常相似，它们使用相同的振动器、同等的振动时间和同样的激光微粒计数器。俘获和释放数据就是根据这些结果计算出来的。因为在这个例子中没有现成的标准测试方法来测试微粒的俘获和释放，所以不能选择第三方测试。
有两种不同类型的标准化试验灰尘：Duke科技公司提供的A.C.细灰和Cabot公司提供的碳黑粒子Monarch1300。含有这两种微粒的悬浮液都是用去离子（DI）水做的。超声波槽是用来保证尽可能地把粒子团打散。

微粒吸附（俘获）和保留测试的过程
1、剧烈摇晃含有0.100克A.C.细灰（或者碳黑粒子）的3千克去离子（DI）水，然后静止放置30分钟。从溶液上部轻轻倒出大约2千克作为原液。
2、从原液中取出2.1克A.C细灰溶液（或者1.0克碳黑粒子），把它加入经过过滤的去离子水中做成400克微粒悬浮液。
3、把悬浮液放到超声波槽中放置10分钟，然后再把它放到Gilson双轴震荡器里震荡5分钟。
4、取出25克悬浮液来测量微粒浓度。
5、拿一块干的抹布称重，然后把它和剩下的375克悬浮液一起放进一个容量为1.0升的高密度聚乙烯（HDPE）广口瓶里。用双轴振荡器震荡5分钟。
6、取出抹布，把它放进一个盛有375克干净的去离子水的广口瓶里，这瓶去离子水的微粒数量已经测量过了。记录下湿抹布的重量，用双轴震荡器震荡盛有抹布的广口瓶5分钟。取出并丢弃抹布。
7、测量两个宽口瓶的微粒浓度。
8、用一个只有微粒悬浮液（不含抹布）的广口瓶重复第2到第5步，确定微粒分裂或重新分布的数量。
9、用只盛有清洁去离子水和抹布的宽口瓶重复第5和第6步，测定抹布释放出来的微粒数量。

图3P.A.T.抹布和传统抹布俘获和释放
的小的碳黑微粒数量。

微粒俘获和释放的定义
根据上述实验，产生的微粒总数包括悬浮液*初的微粒数、在双轴震荡过程中从抹布释放出来的微粒数量和较大的微粒被打散后产生的微粒数量。如果俘获的微粒数量是负的，这就意味着释放到水中的微粒大于**掉的数量，那么俘获的粒子数定义为零。因此，抹布俘获的微粒数量的定义如下：
俘获的微粒数=溶液中原有的微粒数＋抹布释放出

出来的微粒数＋大微粒被打散后产生的微粒数－双轴震荡后的微粒数
抹布留住微粒和把微粒捡出来一样重要。如果抹布不能留住污染物，它们将会在人们用它来做清洁时再次污染表面或者环境。因此，人们非常关心到底有多少微粒被抹布俘获或是留住。如果抹布释放的微粒数是负的，那么就因为没有释放任何微粒而把它定义为零：
释放出来的微粒数=双轴震荡后的微粒数（第六步）－湿抹布中的微粒数－从干净抹布中释放出来的微粒数。

试验结果
用传统抹布和P.A.T.抹布来分析A.C.细灰和碳黑粒子Monarch1300的试验结果。P.A.T.抹布的试验结果取自五次重复实验的平均值。传统抹布的试验使用由几家同类型公司提供的抹布，共进行了15次重复试验，取平均值。图表所显示的误差棒是正/负一个标准偏差。小微粒的试验的变化要高于大微粒。
图1和2分别是小微粒和大微粒的A.C.细尘的测试结果。把0.5微米或更大的颗粒之和定义为小微粒，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浓度分别约为3,000,000个微粒和10,000个微粒。如图1所示，试验结果显示P.A.T抹布俘获的小微粒是传统抹布的三倍多，释放出来的微粒只占俘获微粒的百分之十四。传统抹布会释放抹布上百分之八十五的微粒。这些释放出来的微粒很可能会造成再次污染或者交叉污染。
大微粒的试验结果显示，P.A.T.抹布俘获的微粒数量是其他测试抹布的35倍以上。释放出来微粒占俘获微粒的比例却非常小的。而传统抹布基本上会把所有俘获的微粒都释放掉。

图4 P.A.T.抹布和传统抹布俘获和释放
的大的碳黑微粒数量。

图3和图4分别是小碳黑微粒和大碳黑微粒的试验结果。试验表明，P.A.T.抹布俘获的小微粒数量是其他抹布的4倍，俘获的大微粒是其他抹布的7.5倍。P.A.T.抹布释放的小微粒占俘获总量的百分之二，而其他抹布释放的数量占总量的百分之八十八。大微粒试验结果显示，P.A.T.抹布释放的大微粒占俘获总量的百分之三，而其他抹布释放的数量占总量的百分之八十八。而且，这些没有吸附在抹布表面的微粒会成为一种污染源。
图5是抹布浸入0.1%的Monarch 1300碳黑溶液并且晾干后俘获的微粒数。左图是P.A.T.抹布，吸附在它的纤维表面上的微粒明显要多于右图的传统抹布。

结论
虽然没有普遍都能接受的、能够直接评价抹布性能的测试方法，但是这个行业已经开发出用间接的方法来评价抹布性能的技术规范。利用这些测量工具，通过独特的抹布结构、边沿密封和洗涤工艺，在减少微粒释放方面我们已经取得了很大的进步。但是，理想的抹布不仅要开始时洁净，它还要能够俘获并保留污染物直到把它带出洁净环境并且丢弃。

作者简介
本文作者Peter K. Kang博士是MillikenAnticon产品公司业务部**开发工程师，Milliken公司总部设在美国佐治亚州LaGrange。电话：(1)864-237-3724，电子邮件：peter.kang@milliken.com。Kang博士于两年前到Anticon产品业务部工作，此前在Milliken调研公司工作了五年。他持有美国佐治亚工学院化学工程学学士学位和佛罗里达大学化学工程学博士学位，他已经在期刊杂志和研讨会学报上共发表了十篇文章并拥有四项美国**。

图5用电子显微镜观查到的P.A.T.抹布
（左）和传统抹布（右）俘获的微粒。

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