国外工业用非织造过滤材料的发展动向|非织造过滤材料

　　市场容量不断扩大 　　 　　一些业内人士认为,过滤行业是非织造布领域增长最快并且最多样化的市场,针刺非织造布在湿过滤和干过滤介质应用中不断壮大自己的市场,包括Hollingsworth & Vose(H&V)公司、Lydall公司、DelStar公司和Ahlstrom公司都依靠技术帮助扩展他们的滤料产品。
　　由McIlvaine公司刚刚公布的一份关于全球袋式过滤器及器件市场的跟踪报告表明,2015年全球袋式除尘器的市场总值将达 100 亿美元,而目前这一数据为 83 亿美元。其中,中国市场的表现将尤为突出,到2015年,其市场总值将占全球市场的 29%,而美国则为 18%。前者的主要原因是水泥市场在全球处于绝对领先地位,且发电厂较多;而后者则是由于为满足新的空气排放标准,大量水泥厂的除尘设施需进行改造。根据这份报告,亚洲地区袋式除尘器市场的增长将领衔于全球,重工业的持续发展是重要原因。
　　美国非织造布工业协会(INDA)发布的一份正式报告也表明,目前过滤市场正处于健康的发展态势。从滤材生产角度看,北美2007年过滤市场销售额达 31 亿美元,以 5 年为一个周期,年增长率为 2.4%。INDA预计在2012年该类产品的销售额将增至 35 亿美元。过滤市场中增长最快的是工业清灰用布袋除尘器、筒式过滤器、家用空调通风过滤(HVAC)、空气滤清器、高效过滤器(HEPA/ULPA)、一次性面罩和汽车空调过滤器。包括纤维素过滤介质在内,2007年工业过滤用材耗量为 108 735 t,产值 6.43 亿美元,到2012年将增至 7.54 亿美元。
　　尽管全球经济衰退,过滤材料供应商继续投资于新技术。Ahlstrom公司最近引进了Oerlikon Neumag(欧瑞康纽马格)公司的一条针刺生产线用于生产袋式过滤毡。Southern Felt公司最近在中国增加了第 2 条线,Lydall Performance Materials公司2009年年中在Green Island成立了针刺生产基地。该投资将为Lydall公司拓展新的生产能力,增强其高性能针刺appLY MatTM 产品的产能。
　　
　　新产品撷英
　　
　　目前,国外对过滤材料的研究生产应用已形成一个较完整的系统。每种滤布材料的性能(如透气性、强度、截留粒子能力等)都有一套完整的测试和试验手段,产品不断成熟并系列化,一些针对特殊应用领域开发的差异化产品具有很高的市场竞争力。同时,围绕提高过滤效率、降低成本和能耗、延长使用寿命等主题,采用新材料、新工艺(包括非织造工艺、后整理工艺等)开发的滤布也在不断增加。
　　市场对过滤器的最高要求是体积小、工作寿命长、能耗低以及性能好,为此H&V研制出一种Capaceon技术,可应用于重载空气过滤器、折叠空气过滤器以及润滑油和燃料过滤。Capaceon技术通过提高容灰能力,从而大大延长过滤器的使用寿命,提高过滤效率,或在相同使用寿命的前提下,进一步降低过滤器的体积。在Capaceon基础上,H&V又推出了Nanoweb和NanoWave新技术。NanoWave产品通过增加过滤介质的表面积来改善过滤器的机械性能。NanoWave过滤材料高度蓬松,使用寿命长于传统的玻璃纤维毡,且消除了过滤器工作过程中纤维脱落的问题,而除尘效率和阻力与其相当。另外,该产品还具有比普通合成纤维过滤材料高 1 倍的容尘能力,因此过滤效率更高,经济性更强。NanoWave产品刚性较高,使除尘袋保持适当的张开尺寸,减少了设定时间,进一步提高了除尘能力。
　　Southern Felt是一家具有 22 年针刺过滤材料生产经验的制造商,产品主要应用于工业空气过滤,包括燃煤企业、发电厂、水泥厂、炼钢厂和沥青厂等。据介绍,其专用于筒式除尘器的新型折叠型三维过滤材料PleatLoxTM在过滤时可产生低压降和高穿透率,特别适合高温污染严重的场合,且成本低,效率高。该产品系列原料包括PET、PPS、芳纶、PTFE以及P84等。据称,克重 340 g/m2的芳纶PleatLoxTM的过滤效率比克重 475 g/m2的普通芳纶针刺毡高 15.36%,而相同克重的PPS PleatLoxTM 的过滤效率要比克重 542 g/m2的标准PPS针刺毡高 20%。
　　德国Nanogate公司近期开发了滤材加静电的新技术PermaStatic,即在滤材中加入蓄电层使其永久带静电。该技术是在滤材纤维表面覆盖小于 100 nm的蓄电层,靠静电吸引尘粒,从而提高过滤性能,而不改变纤维密度。据介绍,采用该技术还可将滤材更换成高性能介质,以提高过滤性能并保持透气性不变。实验表明,处理前聚丙烯介质的静电保持率为 56.1%,聚酯的静电保持率为 61.7%,经PermaStatic处理后可分别提高到 93% 和 99.1%。
　　DelStar技术公司最近推出了一种Alphastar摩擦电介质,该材料使用特有的纤维混合技术,经梳理和针刺形成质地均匀的毡,以利用低电阻最大限度地提高空气过滤效率。静电性能吸附正负两种粒子,提高了介质的机械过滤性能。
　　
　　先进针刺设备与技术
　　
　　用于过滤材料加工的针刺机的选用,首先应考虑所使用的原材料类型以及纤维的长度与线密度;其次考虑针刺产品的面密度、针密与风格以及用途;第三考虑针刺生产线的产量与产品的幅宽。针刺工艺主要考虑刺针型号、针刺密度和针刺深度。一般刺针型号根据主体产品种类,经选型后基本固定,而针刺密度和深度则必须根据产品的性能要求进行调整。
　　目前,针刺法滤材生产线通常分为高温生产线和常温生产线。高温针刺法滤材生产线以玻璃纤维生产线为典型。由于玻璃纤维滤材的针刺密度要求不高,所以针刺机一般配备低速机型便能很好地达到生产工艺需求。目前,这类产品中多以 1 层机织布为基布,放布位置在两台铺网机之间,因此控制机织布的运行速度非常重要,快慢要合适,否则会破坏上下纤维层的结构,同时影响预针刺机的正常工作。而常温针刺法滤材生产线前道设备的配置跟高温生产线差不多,只是需配备高速针刺机。近年来,一些有经验的生产商改变通常的针刺法生产线配置方式,将生产线分为两部分,前半部分生产毛坯布,后半部分生产成品,大大提高了成品的质量和产量。
　　针刺工艺的灵活性和多样性,结合设备和原材料供应商的新进展,是帮助针刺扩展到新的应用市场甚至那些过去使用其他非织造布技术的领域的主要因素。那些能增加产能、改善表面质量以及产品规整性和生产线效率的技术成果已经把针刺从一种普通技术转变成了一个现代化高科技、高性能的工艺过程。在这一历程中,Dilo(迪罗)、欧瑞康纽马格、NSC等公司无疑是先行者和引领者。
　　迪罗的椭圆形针刺机自1995年在ITMA上首次展出开始,近年来不断改进,其优越性越来越明显。前几年迪罗输入我国的椭圆形针刺技术在预针刺上应用时还都只用 1 或2 块板,但近几年,输入我国的设备都在预针刺上就用 4 块板,这不但可以保证针刺质量的提高,而且可以有效减少针刺的工艺道数。同时,迪罗还建议,对于高克重的产品采用针刺与水刺结合的工艺。头道采用Hyperpunch椭圆形针刺固结以解决纤网分层问题,同时布面质量也较好,然后再进行水刺固结,以使表观质量达到最优。这种工艺对于 400 g/m2甚至更高克重的非织造布都能适应,能耗也较低,表观质量不亚于纯水刺效果。
　　H1针刺技术是Fehrer(菲勒)的专利技术,其特点是采用弧形针板和垂直的刺针,使纤网在不同的角度下针刺,制成产品的质量明显提高。据介绍,其主要优点是针刺深度增加。由于针板方向不断改变,纤维进行再排列,杂乱及缠结效果均较传统的平板针刺为优,可以较少密度达到高质量的效果。在同样针刺密度下产品的强度和密度都相对提高,在针刺多层纤网时,它可确保层与层之间具有较好的缠结效果。因此采用这种设备可以减少针刺道数,投资和维修费用均可减少。另外,采用弧形多孔板,针刺时可防止纤网跳动,增加纤网的稳定性和减少幅宽的收缩,同时可降低针刺密度,加大步进距离,提高产量。据称采用这种设备,纵横向强力比可达 1∶1,可广泛用于土工布、人造革、过滤材料、鞋衬、汽车内饰材料和造纸毛毯等的加工。
　　自动化和高效率是下游应用市场对针刺设备的关键需求之一,因为这样能使投资成本更低,资金回收周期更短。针对这一需求,欧瑞康纽马格公司已经开发了一款全新的名为Stylus的针刺机,它可以在一台机器上实现不同的驱动方案(通过一个按钮选择垂直或椭圆驱动针板),将传统针刺和椭圆轨迹针刺整合于一身,并且通过采用新的配针方案优化布针格局,允许模块化设置所需选项及进入全新的维护和设置程序。
　　针对全球干法非织造布生产线的投资进一步增加,特别是市场对于土工布、过滤材料以及汽车用品等的需求旺盛,NSC Nonwoven开发了Axcess非织造生产线。该系列设备主要针对中等产能市场,但仍然保持了高产能Excelle® 设备的质量标准,Axcess为客户提供另一种解决方案,用以代替高产能Excelle® 非织造设备,通过较低投资和适中的产能生产干法非织造布,以满足终端客户的发展需求。
　　另外,由于产品的生产需要整条生产线中各个工艺的配合来完成,因此主针刺工艺前道的梳理、铺网、预针刺等设备的选用对于最终产品的性能也十分关键。由于针刺设备中刺针是主要工具之一,它的质量好坏和选用是否得当直接影响布面的强力、平整度及外观质量。目前,德国Groz � Beckert(格罗茨 � 贝克特)在这一领域独占鳌头,其丰富的产品系列可满足多种加工要求。