Технология производства нетканых материалов

На сегодняшний день сухая фильтрация считается наиболее надежным, экономичным и эффективным способом очистки газовоздушных смесей. В таких случаях пыль удаляют обычно с применением мешочных или рукавных фильтров. Использование этих способов очистки в различных отраслях производства повлекло за собой широкое внедрение различных материалов для качественного выполнения процессов фильтрования. Была разработана и внедрена широкая гамма всевозможных текстильных продуктов с различными свойствами и возможностями.

Наряду с натуральным сырьем широкое применение нашли и искусственные (синтетические) продукты. Они позволили использовать метод сухой фильтрации в таких областях, где натуральные материалы не могли применяться из-за своих характеристик. Большое внимание требовало и исполнение фильтровальных тканей. Именно от их характеристик зависело эффективное функционирование оборудования. Сравнительно недавно в различных отраслях при фильтрации стали широко применять нетканые материалы из различных синтетических волокон. К их плюсам можно отнести:

• низкую сминаемость;

• стойкость к воздействию прямых солнечных лучей;

• стойкость к развитию микроорганизмов;

• химическую стойкость к воде и многим химическим соединениям;

• высокую износостойкость по сравнению с натуральным материалам;

• изготовление из комбинации различных волокон с широким спектром требуемых характеристик;

• длительный срок эксплуатации.

Таким образом, материал должен позволять образовываться на своей поверхности рыхлому и пористому многослойному осадочному пирогу, но при этом легко освобождаться от него во время чистки.

Нетканые фильтрующие материалы

В данный момент производство нетканых материалов для фильтрования получило распространение за счет своей трехмерной структуры, имеющей увеличенную поверхность. Это позволяет проводить очистку с большей продуктивностью по сравнению с тканями. При этом они обладают лучшей воздухопроницаемостью и пылеемкостью, имеют пониженное гидравлическое сопротивление и длительный период эксплуатации.

Фильтровальные материалы на нетканой основе производят сейчас, применяя несколько существующих технологий по формированию и скреплению волокнистых холстов. При этом используются обычные и специализированные типы волокон, а также разнообразные приемы отделки и специальной обработки, которые позволяют существенно увеличить потенциал их практического использования.

Технологии получения

Сейчас существует несколько технологий производства нетканых материалов:

1. Войлочно-валяльный способ дает возможность изготавливать шерстяное полотно. При помощи предварительной отделки (повышенная температура и влажность) шерстяную пряжу подвергают процедуре валяния. Так получают обычно войлок и фетр.

2. Водоструйный. Технология разработана американским концерном «Дюпон». Под воздействием струй воды высокого давления на волокна происходит сцепление последних между собой. Так получают различные полотнища для использования в медицинских и косметологических целях.

3. Иглопробивной. Разложенное приготовленное сырье на специализированных станках протыкают особыми разогретыми иглами с зазубринами. В конечном итоге волокна сплетаются между собой. Таким способом получают широкий спектр полотен для всевозможных целей.

4. Клеевой. Достаточно распространенный способ производства нетканых материалов. Волокна подвергают специальной обработке клеящим составом. После обработки и высыхания получают прочно скрепленное полотно, которое имеет достаточно жесткую структуру.

5. Термический. Для получения готового полотна используют волокна и нити с различными температурами размягчения. Их предварительно располагают на особом оборудовании и подвергают термическому воздействию. Волокна с малой термостойкостью расплавляются и закрепляют прочие виды волокон.

Сырье, используемое для сухого фильтрования

В изготовлении нетканых материалов применяют самые различные волокна: натуральные, искусственные, синтетические. К натуральному сырью в первую очередь относят хлопок и шерсть. Но значительно шире используют синтетическое. Это обусловлено тем, что полотно, созданное на их основе, более качественно выполняет свои функции. И свойства их можно коррелировать. Для их производства используются волокна на основе:

• полипропилена;

• полиэфиров;

• полиамидов;

• стекла.

Каждый из них может "похвастаться" своими особыми качествами. А их комбинации позволяют решить многие проблемы, с которыми не всегда возможно справиться при использовании только одного вида волокон.

Полипропилен

Из-за достаточно низкой стоимости его применение растет. Основные области использования: медицинская, косметическая. Получаемые нити соединяют различными способами, тем самым получая конечную продукцию с необходимыми качествами. К наиболее распространенным относятся:

• спанлейс - изготавливают методом крепления волокон при помощи струй воды высокого давления; используют для изделий медицинского назначения;

• спанбонд (термобонд) - изготавливают методом укладки нитей с последующими скреплением и термофиксацией; используют для бахил, скатертей, салфеток и др.;

• СМС - комбинированное полотно, где наружные слои - спанбонд, а срединный - распушенное волокно; отлично подходит для фильтрующих элементов.

К главным достоинствам относятся:

• пониженная удельная масса в сравнении с натуральными волокнами;

• гипоаллергенность;

• высокая стойкость к истиранию и изгибам;

• неизменность композиции при нагревании;

• большая степень адсорбции;

• стойкость к химическим соединениям средней концентрации.

Отлично зарекомендовали себя комбинированные материалы из нескольких видом волокон.

Полиэфиры

К наиболее используемым полиэфирным волокнам относится продукция на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ, ПЭТФ) и полиэстера. Чаще всего полиэфирные нетканые материалы скрепляются иглопробивным либо термическим способом (горячим каландрированием). Из полиэфирного волокна изготавливают различные технические ткани, прежде всего фильтровальные ткани для жидкостей и газов. Они устойчивы к действию большинства разбавленных кислот и оснований, за исключением азотной и серной кислот.

Это экологически безопасные волокна. Нет негативного воздействия ни на одну из систем человека (ни на кожу, ни на дыхательные пути). Достоинствами их является и то, что они не разлагаются в воде, не подвергаются горению (относятся к классу трудновоспламеняемых). Если рабочая температура не превышает 150 °С. При сухой фильтрации обычно используется полиэфир.

Полиамиды

Наиболее востребованными являются полотна и ткани из капрона, анида, этанта. Нетканые полотна на их основе обладают рядом уникальных свойств:

• высокое относительное разрывное усилие;

• стойкость к истиранию и многократному изгибу;

• высокая химическая стойкость;

• морозоустойчивость;

• устойчивость к действию микроорганизмов.

Фильтровальные полотна, выполненные из полиамидной ткани чаще всего используются в горнорудной промышленности.

Стекловолокно

Продукция из этих волокон пользуется широким спросом. Нетканые полотна широко применяют в композитных материалах, при изоляции. Плетеные структурированные ткани их стеклонитей нашли свое применение при фильтрации газовоздушных смесей при повышенных температурах. Несмотря на кажущуюся хрупкость, они очень прочные и стойкие к внешним воздействиям. С учетом нужных характеристик используются два вида переплетения: перевивочное и простое. Они характеризуются отличной термостойкостью и работают при температуре до 260°C.

Дополнительные обработки

Для добавления дополнительных определенных свойств с волокном, готовыми тканями и полотнами проводят дополнительные процедуры:

1. Для упрочнения волокон, их сцепления между собой, снижения усадки полотна применяется термофиксация.

2. Для увеличения водоупорности материалов проводится специальная обработка. Такие гидрофобные составы создают водоотталкивающее покрытие, но не препятствуют прохождению воздушного потока.

3. Каландрование применяют для полотен, в состав которых входят термопластичные волокна. Этот процесс позволяет зафиксировать структуру полотна и откалибровать его по толщине.

4. Опаливание используют, когда необходимо придать поверхности ткани гладкий вид, устранить пушок и ворсинки, повысить общеэксплуатационные данные и внешний вид готового продукта. Мелкие волоконца и частички на плоскости ткани под воздействием пламени горелок при определенных режимах целиком сгорают. При этом сам материал остается неизмененным по своей структуре и прочностным показателям. Вместе с тем происходит устранение шероховатостей на поверхности.

5. Термостатирование проводят на специализированном оборудовании для фиксации структуры полотна и придания ему каркасности с помощью ИК-излучения.

6. Применение PTFE (политетрафторэтилен) мембран способствует приданию нетканым материалам водонепроницаемости, ветронепроницаемости и жаростойкости. Такой синтетический материал может быть растянут до пористого состояния, а затем нанесен на ткань путем ламинирования. Они стойки и инертны химически. Гидрофильные свойства мембраны позволяют использовать ее для стерилизации воздуха и газов. Мембрана с PTFE пропиткой ламинирована в нетканую полипропиленовую сетку, придающую ей прочность. Может использоваться при температуре до 150 °C.

7. Антистатическая обработка материалов позволяет снизить накопление статического заряда, образующегося при продувке загрязненного воздуха. Нанесение может производиться несколькими способами: распылением состава через форсунки и плазменно-химическим.

Фильтровальные материалы используются во многих сферах. И в каждой они заслужили доверие. Все зависит от предъявляемых требований. Это и обусловило ускоренный прогресс в разработке новых видов нетканых материалов, и в то же время усовершенствование средств по защите окружающей среды от выбросов нежелательных веществ в воздушное пространство.