滤布研发的关键技术与创新点210.docx
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滤布研发的关键技术与创新点210
滤布研发的关键技术与创新点
随着工业的发展、人口的膨胀及居住的集中,大气的环境受到了越来越严重的污染；而我国1/4的近岸海域水质也处于中度污染和严重污染状态，80%的入海排污口污染超标排放，全球有近10亿人喝不到安全的饮用水。
世界银行发展报告列举的全球污染最严重的20个城市中,中国占了16个。
近20年来，全国烟尘和工业粉尘排放量逐年增加，居高不下，仅火电厂污染物排放就上升了272.4%，以致我国现行对水泥粉尘的排放要求已从100mg/m3的排放标准提升到了50mg/m3；再看欧美国家垃圾焚烧排放标准是5mg/m3、工业窑炉排放标准是30-50mg/m3，而我国现在的标准还分别是80mg/m3和100-150mg/m3；中国大气污染造成的损失已占到了GDP的3%—7%。
当今海外游子回国来的最大感触就是天太灰、环境太差。
治理粉尘已经迫在眉睫，依据2006-2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要中“将制造业领域的基础原材料优先”的主题，我们将高性能功能化滤布作为技术支撑。
一、滤布研发的关键技术：
（1） 针刺水刺复合新工艺：
针刺生产工艺是相对成熟的工艺技术，而水刺技术是我国近几年来发展势头很猛的高新技术，由于该项技术工艺特殊，产品性能特点突出，决定了它的用途较为广泛。
针刺水刺复合工艺生产的滤布适应当前中国市场的新要求，是一种崭新的生产工艺，它可以使双组分桔瓣纤维开纤率达到80%，并获得0.1dtex超细纤维，使滤布纤维结构更致密、更杂乱、具有更多的细微空隙，使烟尘过滤效果达到PM2.5以下。
水刺法尽管工艺简单，但技术难度较大。
这一技术的关键在于：
其一，喷射头喷出的水针要保证有良好的聚焦性；其二要有一套产生高压并可调控的水压系统；其三要有水回收并能使回收水循环使用的过滤系统；还要有反射效能高的输送纤网的金属网帘等等。
具体技术主要体现在以下4点：
① 纤维静电处理技术
② 预针刺工艺技术
③ 水刺工艺技术
④ 节能减排循环水回收技术
（2） 表面拒水防油整理技术：
滤料在某些工况下会发生水汽冷凝的现象，还有些工况会有油性物质的存在，不管是水还是油性物质的存在都会引起滤袋的糊袋和板结问题，导致清灰困难、加大除尘系统的压差，在这种情况下必须对滤料进行拒油拒水处理。
使纤维的表面张力降低，致使油滴和水滴不能润湿表面且形成珠状的工艺过程称之为拒油拒水整理。
在织物表面施加一层整理剂，改变纤维的表面性能，使纤维的表面张力低于油的表面张力，织物获得拒油的性能后自然也就有了拒水的性能。
经过拒油拒水处理的滤料仍能保持其透气性。
滤料经整理后产生拒油、拒水性能是由于滤料中纤维的表面性能发生变化所致，杨氏方程中表明，当液体的表面张力低于固体的表面张力时，则能在该固体表面随意铺展和润湿，有机氟树脂具有低表面能，表面张力很小，整理后可在织物表面的纤维上均匀覆盖一层薄膜，使水和油不能润湿，具体技术 主要体现在以下3点：
①拒水防油助剂的开发与选择
②发泡配方与配比技术
③涂泡与烘培工艺技术
（3） 表面微孔化处理技术：
涂层复合技术作为一项新技术应用于过滤材料领域已引起业内人士的高度重视，原国家经贸委早就把新型微孔膜滤布的开发列入2002年创新计划，不少单位采用不同的工艺进行开发均获得成功。
其中有压发、凝固涂层和间接涂层法。
它的开发成功，解决了深层过滤中长期难以解决的粉层粘附，阻塞和微细粉层钻隙问题，实现了由深层过滤到表面过滤的转变，具体技术主要体现在以下3点：
① PTFE乳液选择技术
② 微孔化发泡涂层配方优化技术
③ 涂泡工艺与微孔工艺研究技术
（4） 催化功能整理技术：
空气是人类生存最重要的环境要素，室外大气环境和室内空气品质的好坏直接关系着人类生存健康问题。
随着人们对大气环境和室内空气质量的日益重视，一系列法规的颁布实施，使得空气过滤材料在室内外空气环境治理中担当着日益重要的角色，并得到了长足的发展。
所谓功能性空气过滤材料是指具有某些特殊的、不同于一般空气过滤材料，能满足特定行业和领域对空气过滤材料特殊功能需求的滤料。
功能性空气过滤材料是针对如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、抗菌、抗病毒、清除有害气体等而开发的空气过滤材料，是近年来兴起的空气过滤材料研究领域的一个热点。
纳米材料在功能性空气过滤材料开发上的应用主要集中在利用一些金属及半导体氧化物的纳米粒子的特性，通过一定的工艺加工到纤维中或滤料上，使滤料具有某些特殊功能。
目前主要采用的方法有共混纺丝法、静电纺丝法、接枝法和后整理法。
其中后整理法是将纳米材料借助于分散剂、稳定剂、粘合剂等助剂，利用吸浸法、浸轧法、涂层法等工艺方法处理到过滤材料中，从而使滤料具有某种特殊功能。
后整理法工艺相对简单，可根据不同的要求配制不同的整理剂，同时可结合一些加工手段进行，在小批量多品种的生产中更具有优势。
根据不同空气过滤材料的不同功能性要求，实验通过在对不同的空气滤布利用纳米材料进行不同的后整理的实验测试研究，分析了整理后的各种滤料在拒水拒油及光催化性能与整理前的变化情况，探讨纳米光催化材料在空气过滤材料后整理中应用的可行性，具体技术主要体现在以下3点：
① 纳米催化剂的合成工艺技术
② 纳米催化剂在滤袋上的负载技术
③ 催化功能的评价技术
（5） 静电驻极技术：
滤布由二种不同的合成纤维组成，经过特殊的工艺加工处理之后，电荷在不同纤维间发生了迁移，形成了具有驻极静电的针刺毛毡滤布。
电荷分离后，正极电荷和负极电荷同时存在于纤维表面，但针刺滤布整体是电中性的。
毛毡滤布中的一种纤维具有良好的绝缘性，因此电荷的迁移是稳定和永久的。
二、通过技术研发形成的创新点：
（1）开发针刺-水刺复合新工艺，解决针痕带来的粉尘穿透率大的致命薄弱环节，提高了过滤精度。
（2）采用双层处滤+多级精滤，使循环水利用率高达80-90%，大大节约了水资源，降低了生产成本。
（3）形成复合滤料表面负载催化技术的功能滤料，使滤料更能适应不同工况条件下的过滤效果。
（4）开发拒水防油新工艺，满足过滤环境的要求。
（5）提高产品大机械性能，基布损伤小、强力提高、用料少，达到相同物性指标下的用料最少，在纤维原材料价格飞涨的今天，其现实意义更大。
（6）提升过滤精度、降低压差、延长清灰时间，降低生产成本。
（7）达到节电、节气、减排增收。
经济发展到今天，环保过滤意识逐年在提升，国家对污染物排放浓度的实施标准也日益严格，它将极大促进滤料行业的发展，也为滤布的研发和创新提供了一个极大的平台，我们期待着创新成功的明天。
我们更希望天更蓝、水更清，人们在洁净、绿色的环境里健康地享受生活。
过滤介质及相关技术
过滤是分离技术中一项重要的单元操作。
广泛的用于工业生产和人民生活的多个领域。
过滤介质是过滤装置的重要组成部分，将过滤介质制成过滤组件，然后装到过滤设备中，附以动力和控制系统，实现过滤功能。
在过滤介质中，产业用纺织品占有绝大部分。
这些纺织品可以是织造布，也可以是非织造布。
随着世界文明的进步，对过滤的要求越来越高，整个过滤工程的生产链都在努力满足各方面的要求。
对过滤介质功能的需求也同样在升级，而在高性能纤维问世之后，一些高性能和多功能过滤介质就成为了过滤工程中的关键部件和核心技术。
据INDA的研究，以前预言是：
在2012年前每年空气过滤材料的增长率为5%。
现在，他们修订了以前的预言，通过对市场的估计是年增长为3%。
如此很缓慢的增长归因于萎靡的汽车和住房销售，以及对相关制品市场的影响。
但是，HVAC市场以及房间清洁的应用----在亚洲刚刚开始繁荣----仍然保持火爆。
不是所有的过滤市场都经历了动态的变化。
住宅的、商业的和工业的平面空气过滤市场历史的被证明是有弹性的，保持稳定，即使在危机是同样如此。
是什么驱动了这一趋势呢？
除了用户在环境与清洁空气上不断增加的兴趣之外，主要的驱动不是用户的意见，而是政府整套的法规影响了市场。
最明显的是LEED（LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign）。
还要指出，新的PM2.5法规调整工厂微粒排放在2.5微米以下带动了纳米材料的开发。
这一正式的法规对生产者既是挑战又是机会。
然而，过滤介质毕竟是过滤工程中的一部分，而且它的应用，特别是有些特殊功能的充分发挥，必须与相关的设计与装配等过程相联系。
所以，我们应当从整个生产链的角度来看待纺织过滤介质的研究和开发。
在整个产业链中，有以下几个方面是比较重要的：
1、 纤维原料
目前，我们把市场上的纤维原料分成传统纤维和高技术纤维两类。
产业用纺织品生产所用纤维原料中大部分为传统纤维，其中化学纤维占85%，天然纤维占15%。
化纤中使用最多的是聚酯（占总量的一半左右）、聚丙烯、粘胶、聚乙烯醇及少量聚酰胺。
高技术纤维的产量只占化学纤维总产量的百分之几，但是，由于这些纤维所得织物，具有特殊的性能和功能，所以，对产业用纺织品来说，是满足相关行业的工程要求，推动经济发展的重要方面。
按照通常的理解，可以把高技术纤维可以分成：
• 高性能纤维
• 功能性纤维
• 精细加工纤维
当然，这一分类方法，也有不尽合理之处，比如，精细加工纤维，它们也具有一般纤维所没有的功能。
而高技术纤维也是一个动态的概念，今天的高技术纤维，在若干年之后，也可能就是通用纤维了。
这一分类会随着技术的发展而发展。
高性能纤维
所谓高性能纤维是由纤维本身的化学结构和超分子结构决定的，其某些性能（一般指强度、模量、耐高温）十分优越，超过一般纺织纤维。
对于来自外部的应力、热、光与电等物理作用或化学品的化学作用具有较强的抵抗能力。
如：
碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维等。
它们几乎都用于产业用纺织品的生产。
目前，许多高性能纤维的生产被国外一些公司所垄断，我国经过多年的努力，特别是改革开放30年的努力，有了明显的进步。
我国产业用纺织品行业发展较晚，起步阶段当然以满足广大消费者的需求为主，技术水平相对较低。
随着经济的发展，产业结构在逐步调整，技术不断进步。
对新型原料的要求也不断迫切。
目前，高技术纤维的发展为产业用纺织品的发展奠定了基础。
比如：
（1）芳纶：
包括对位芳酰胺纤维（PPTA）和间位芳酰胺纤维（PMIA），近年来国内开始了批量生产。
（2）芳砜纶纤维（简称PSA，商品名TANLON™）：
是我国拥有自主知识产权的有机耐高温纤维，芳砜纶纤维属于芳香族聚酰胺纤维类，它具有25%间位结构和75%对位结构，由于主链上含有砜基（-SO2-）,在高温条件下更不容易被破坏。
可广泛应用于防护制品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦材料等领域，在高性能有机材料领域有着重要地位。
（3）聚苯硫醚PPS纤维：
分子结构比较简单，分子的主链上苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予PPS以刚性，大量的硫醚键又提供柔顺性。
分子结构对称，易于结晶，无极性，电性能好，不吸水。
纤维具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性、机械性能优良，尺寸稳定性好，适于多种加工方式。
该纤维与其他高分子材料的相容性好，可制成高分子合金，扩大应用范围。
其织物作为过滤介质广泛地用于高温气体过滤。
国内开始了工业化生产。
（4）聚酰亚胺纤维
长春高琦聚酰亚胺材料有限公司（ChangchunHipolykingCo.Ltd.）以中科院长春应用化学研究所的聚酰亚胺技术为依托，全面开发、生产聚酰亚胺原料、树脂、工程塑料、纤维及纳米纸：
它成立于1994年，目前已经是中国PI聚合物的领军生产企业。
它是国内掌握从最初原料、单体到聚合工艺以及材料制备等一整套技术的企业，已成为我国聚酰亚胺研发和生产的重要基地。
典型产品的性能，比如：
Yi-Lun短丝和Yi-Lun纳米纤维（YD系列）达到了欧洲、美国同类产品的质量水平。
它的原料、单体以及聚合工艺全部是自己的技术。
它的主要产品：
Yi-Lun短丝（YI_F01）、Yi-Lun纳米纤维（YD系列）、Yi-Lun纤维（YI-H系列）和特殊的工程塑料。
功能性纤维
传统纤维经过特殊加工之后，在主链上加入了修饰集团或混入其他物质，在物理、化学、物质分离、生物适应性等某一方面表现出与普通纺织纤维明显不同的功能。
这是使用量大，涉及面广的一类高技术纤维。
所得织物可用于特殊场合，解决特定的使用要求。
如，抗菌、阻燃、低熔点、离子交换等纤维等。
在过滤介质中获得较好应用的功能性纤维很多，比如：
（1）驻极体纤维（electretfiber）
植入永久静电荷而不导电的纤维。
驻极体非织造布因静电力作用，能大大提高对粉尘捕集率和空气过滤效率。
在10～30kV/cm电场中对纤维进行静电充电就可以得到驻极体纤维，制造方法有：
（1）借助高压电场形成的静电力使卷绕纤维静电充电的静电纺丝法；
（2）借助电晕放电作用使纤维静电充电的熔喷纺丝法等。
主要用于生产聚丙烯驻极体非织造布。
用作高效过滤材料和净化除尘材料。
世界工程和工业过滤的领军企业Hollingsworth&Vose（H&V）给出TechnostatPlus,驻极体介质，在任何效率下表现出了低阻力。
这一产品丰富了H&V现存高效、低压力降的生产线。
（2）阻燃纤维：
阻燃纤维的生产已经有多年的历史，但是，其生产方法和功能仍在不断提高。
比如，海龙康富特的安芙赛，它采用新一代纤维阻燃技术——溶胶凝胶技术，使无机高分子阻燃剂在粘胶纤维有机大分子中以纳米状态或以互穿网络状态存在，既保证了纤维优良的物理性能，又实现了低烟、无毒、无异味、不熔融滴落等特性。
（3）抗微生物纤维
作为池塘和泉水过滤的领军企业，Fiberweb提供了抗微生物的产品。
抗微生物性质是供应商最感兴趣的领域之一，尽管最终用途可能不同。
这是功能纤维与过滤介质完美结合的一个成功例子。
此外，在液体过滤和气动传输机、环境污染控制、工业灰尘收集等方面，还供应机织的过滤介质。
（4）离子交换纤维
由于做成纤维状之后，离子交换速度快，纤维的织物可以有多种形式，再生速度快，通水阻力小，净化度可达到ppb（亿万分之一）级。
目前，国内正在开发商业生产，但是，由于加工过程中的一些工程问题，整个进度不是很快。
精细加工纤维
由于加工技术和设备的进步，所得纤维在纤度、截面形状、材料种类、收缩性能等方面异于一般纺织纤维，由于纤维几何形状的改变，所得织物能表现出新奇的手感和风格。
如，目前的超细纤维、纳米纤维、异收缩纤维、异型截面纤维、双组分纤维等。
（1）国产双组分、超细、异形等纤维都有规模生产。
但是，这些纤维在使用中，还要在加工工艺上 和设备上不断适应，所以，目前这些纤维的应用还不是特别广泛，许多企业在产品升级的过程中，正在探讨、开发这些纤维的应用。
相应的功能性非织造布产品和其他产业用制品的开发都在进行中。
（2）纳米材料将成为新的过滤介质，这一介质目前还没有得到充分的开发。
在常规气体流中，即使有很小百分比的纳米颗粒，目前能提供的材料就会无能为力。
现在有了纳米纤维，但是很贵，不能大量供应，而且，当前的设备也很难加工纳米纤维。
国外认为，纳米纤维与传统纤维结合使用，会在过滤介质的生产中表现出巨大的生命力。
成为过滤纳米级微粒乃至更小的微粒的过滤介质。
与服装和家用不同，过滤介质的生产，金属纤维和无机纤维也是重要的原料。
无机纤维
（1）德国Belchemfibermaterials公司开发的硅酸高性能纤维：
这一产品以硅胶为基础，可抵抗最高达1000ºC连续高温的能力，具有绒毛，柔软及宽幅的特性。
（2）玄武岩纤维（BFBasaltFibre）
玄武岩纤维,是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。
类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
它除了具有高强度、高模量的特点外，玄武岩纤维还具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。
（2）玻璃纤维（glassfiber或fiberglass）
绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，缺点是性脆，耐磨性较差。
它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。
H&V公司要改造它在英国Winchcombo的一条生产线。
这一条生产线预计2011年第二季度投入运行。
它将使H&V在欧洲玻璃微纤的产量和微纤玻璃纤维电池隔膜的产能翻番。
而且，微纤玻璃纤维的性能会进一步改善。
ChongqingZaishengTechnology&DevelopmentCo.Ltd.
中国最大的玻璃微纤维过滤材料生产商。
成立于1984年，公司拥有多种自主知识产权的专利，并通过了ISO9001质量体系认证。
在重庆有两个工厂，6条生产线，每年3000千吨微纤玻璃纤维过滤介质的生产能力。
和10000吨（VIP）valueimprovingproduct（s）芯用玻璃纤维的生产能力。
玻璃纤维用于清洁空气，VIP芯材帮助降低能量消耗和碳排放。
2、 覆膜原料
许多过滤介质要进行覆膜，其中PTFE膜式最重要的一种。
而在PTFE中，e-PTFE是当前被人特别关注的。
BobGore,是现在Gore公司董事会主席，他发现在一定条件下，迅速拉伸的PTFE将会变成强度很高的微孔材料，称为e-PTFE。
它强度高、化学惰性、生物相容、耐高温、不易燃烧、摩擦系数低、绝缘、不吸水、耐气候。
该公司用这样的PTFE已经开发了多种产品。
用于制备透气阻水膜，在过滤介质生产中占有不可或缺的地位。
上海市凌桥环保设备厂有限公司
是PTFE膜过滤介质生产的领军企业，产品包括PTFE过滤袋、短纤维、平纹织物和缝纫线。
已通过ISO9000国际质量体系认证。
EnvironmentalTestingServiceofRoanoke,VA测试过该公司的PTFE膜过滤介质，结果显示，与其他领军企业相比，很一致。
其过滤袋已经成功的装在世界各地的水泥窑、焚烧炉和锅炉上。
聚酯纺粘和PTFE塑料膜卷材可用于制备多种工艺空气过滤器和真空清洁器。
产品多次使用于宝钢、首钢、鞍钢、太钢、攀钢等大型钢铁冶炼企业。
3、新型过滤介质
Capaceon®,
H&V公司提供的最新产品中，最近推出了Capaceon过滤介质，它的意义深远，它能在自动的、高负荷的多种原始设备空气过滤器中，俘获大量灰尘，是过滤介质的一个新的类别，改变了性能和基布重量的关系，在较小的、更柔软的过滤组件的生产中，在严酷的运行环境下，提高使用寿命。
这一新型的纤维状过滤介质结合了非合成纤维和先进加工技术，可以安装在已有的设备之中。
在相同重量、表面积的情况下，安装在原来的设备上，可以提高俘获量20%~50%迅速提高利润。
MERV：
（MinimumEfficiencyReportingValue,）该值由1到16，来评价空气过滤水平。
其值越高，说明空气过滤器越有效。
PrecisionTextiles公司专门研究合成的机械打摺过滤介质和针刺介质系列，同样通过提供新型材料和创新来巩固其过滤产品地位。
它开发了新的Merv8和Mev11过滤介质，其制品可以实现低的压力降，同样，还有高强的Merv，高灰尘俘获的Merv。
AhlstromFiltration
提供各种过滤介质，包括高纯净纤维素、玻璃纤维介质、工程复合材料、非织造布。
而最引人注目的是Disruptor®*。
Disruptor®是令人尊重的一项新技术。
它在水的过滤中，实现了大流量、高效率和低压降。
它利用天然的正电荷改善水的品质，无论在新鲜水还是在含盐水的情况下，都能滤掉亚微细粒子。
人们称它为电吸收过滤介质。
该技术的基础是一水软铝石（AlOOH）纤维，它的直径2nm，长度250nm，附在作为结构材料的细旦玻璃纤维上。
由此形成了高正电性的非织造过滤介质，在PH7.2的条件下，有大于50milivolts的电势。
Disruptor®的载荷能力非常大，因为每平方米过滤介质其正电纤维的比表面积是42000平方米。
很宽范围的粉尘都可以被正电纤维俘获，而不必使用任何损害纤维表面的粘合剂或吸附剂。
Disruptor®PAC含有32%重量的活性碳粉，移除氯和腐烂味，改善水的味道和气味。
AmericanAirfilter
AmericanAirFilter（AAF）是世界最大的工业过滤制造商和供应商之一。
AAF制造宽范围的产品用于去除和控制气体中的颗粒物和气象污染物。
AAF是玻璃纤维HVAC过滤介质的主要制造商，提供卷材或预切的片材。
可以在颜色、厚度、克重等方面做多种选择。
过滤介质也包括灰尘粘附产品（Gel/oils）、纱布或聚酯被衬材料。
Irema-FilterGmbH
它是供应合成过滤介质卷材的，精细折叠的板框过滤器。
它通过特殊设计的生产线，最大限度的自动化程度和在线的工艺监控，连续的质量检测，能保证高品质。
所有的介质能很好的平衡过滤效率和压力降。
通过与纳米技术完美的结合，公司能全面的适应最新的工业需求，比如，高机械效率、低压降、能量效率生命循环。
公司与客户合作，开发客户指定的产品。
公司在HVAC工业领域富有经验。
提供可折叠介质和折叠总成，符合Ashrae（AmericanSocietyofHeatingRefrigeratingandAirconditioningEngineers美国采暖,制冷与空调工程师学会）52.2（MERV8–16）,EN779（F5–F9）andEN1822（H10-H11）标准。
凭借专有技术它的最新产品，比如F7介质和折叠总成能抗任何的异丙醇渗漏处理，就像PreEN779:
2010所指出的KCL条件下Ashrae52.2附件J。
不断修正的设计，让公司的介质包含有纳米纤维同时有利的增加效率和过滤寿命。
除HVAC的应用之外，公司的产品还用于仓过滤市场。
它是世界领军的独立供应商，提供量体裁衣的颗粒过滤介质，与（OEM）原始设备制造商合作制造过滤器。
4、 设备
Aeroglide,aBuhlergroupcompany
Aeroglide为非织造布的生产提供热风干燥、热粘合、热定型、涪烘、整理设备。
应用于水刺、气流成
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