Characterization of air permeability behavior of needle-punched nonwoven fabrics

U radu se opisuje izmjerena i teoretska propusnost zraka na iglanom netkanom tekstilu i svojstva propusnosti i prekidne čvrstoće proizvedenog netkanog tekstila za filtraciju zraka. Propusnost zraka se istražuje u ovisnosti o duljinskoj masi vlakana, masi netkanog tekstila po jedinici površine i debljini netkanog tekstila. Uzorci netkanog tekstila proizvedeni su iz rezanih poliesetrskih vlakana duljinske mase (finoće) 3, 6 i 12 den, odabrani na temelju stvarne industrijske primjene. Iglani tekstil je dalje obrađen kalandriranjem pri temperaturama od 180 i 210 °C. Izmjerene vrijednosti propusnosti zraka na uzorcima povećavale su se s povećanjem linearne gustoće vlakana. Povećanje mase netkanog tekstila po jedinici površine uzrokovalo je smanjenje propusnosti zraka kod jednake finoće vlakana i temperature kalandriranja. Vrijednosti eksperimentalne brzine protoka koreliraju s vrijednostima izračunate teoretske propusnosti kao koeficijent propusnosti, Kfp. Teoretska propusnost je funkcija propusnosti netkanog tekstila i kalandriranja na poroznost netkanog tekstila. Prema tome, postupak kalandriranja utjecao je na točnost predloženog modela. Statističko vrednovanje dokazalo je da se teoretska propusnost izračunata kao funkcija srednjeg promjera vlakna, poroznosti i viskoznosti tekućine može koristiti za predviđanje stvarne propusnosti filtarskog medija od netkanog tekstila. Budući da je teoretska propusnost funkcija poroznosti netkanog tekstila, promjene poroznosti netkanog tekstila zbog kalandriranja utječu na razliku između izmjerenih i teoretskih vrijednosti propusnosti.This paper reports on the measured and theoretical air permeability of needle-punched nonwoven fabrics and the characterization of permeability and tensile properties of the produced nonwoven fabrics for air filtration applications. In the present work, air permeability is characterized in terms of fiber linear density, fabric weight per unit area and fabric thickness. Nonwoven samples were produced using staple polyester fibers having 3, 6 and 12 denier linear density which were selected based on the actual industrial applications. The needle punched structures were further consolidated by calendering at two different temperatures of 180 oC and 210 oC. The measured air permeability values of the samples increased with the increase in fiber linear density. The increase in fabric weight per unit area led to a decrease in air permeability at the same fiber linear density and calendering temperature. Experimental apparent rate of flow values were correlated with the values of calculated theoretical permeability as permeability coefficient, Kfp. Theoretical permeability is a function of fabric porosity and the calendering affects the fabric porosity. Therefore the calendering process had an impact on the accuracy of the proposed prediction model. The statistical evaluation showed that theoretical permeability calculated as a function of mean fiber diameter, porosity and fluid viscosity may be used to predict the actual permeability of the nonwoven filter media. Since the theoretical permeability is a function of fabric porosity, changes in fabric porosity due to calendering have an impact on the difference between the measured and theoretical permeability values