Что такое иглопробивной нетканый фильтрующий материал и чем он отличается от других промышленных фильтрующих материалов?

Промышленная фильтрация является основополагающим процессом в производстве, энергетике, охране окружающей среды и контроле качества воздуха. Каждый рукавный фильтр на цементном заводе, каждый пылесборник на деревообрабатывающем предприятии, каждая система фильтрации жидкости в химическом процессе и каждая система обработки воздуха HVAC в коммерческом здании используют фильтрующий материал — материал, контролируемая структура пор которого улавливает твердые частицы, позволяя жидкости-носителе (воздуху, газу или жидкости) проходить через него с приемлемым сопротивлением потоку.

Иглопробивной нетканый материал является одним из наиболее широко используемых промышленных фильтрующих материалов во всем мире, и во многих приложениях фильтрации он является доминирующим или единственным предпочтительным материалом. Для инженеров, определяющих фильтрующий материал, менеджеров по закупкам, которые ищут сменные фильтрующие мешки или рулоны фильтровальной ткани, а также производителей оборудования, проектирующих системы фильтрации, понимание того, что такое иглопробивной нетканый фильтрующий материал, как он работает по сравнению с альтернативными материалами и какие параметры спецификации определяют его пригодность для данного применения, является основой эффективного выбора фильтрующего материала.

Как работает иглопробивной нетканый фильтрующий материал

Иглопробивной нетканый фильтрующий материал представляет собой трехмерную волокнистую структуру, созданную путем механического переплетения полотна штапельных волокон посредством многократного проникновения игольной доски. В отличие от тканых фильтровальных тканей, которые имеют регулярную сетку квадратных или прямоугольных отверстий, определяемых структурой переплетения, иглопробивные нетканые материалы имеют извилистую трехмерную структуру пор, образованную случайным расположением переплетенных волокон. Это структурное различие имеет фундаментальное значение для эффективности фильтрации.

Через тканую фильтровальную ткань частицы размером меньше размера отверстия проходят свободно; частицы размером больше отверстия улавливаются на поверхности. Механизм фильтрации в основном представляет собой поверхностное сито, а производительность фильтра во многом определяется размером его тканых отверстий. В иглопробивном нетканом материале извилистая трехмерная сеть пор создает несколько механизмов захвата, работающих одновременно:

Перехват происходит, когда частица, следующая по линии тока через матрицу волокна, приближается к поверхности волокна достаточно близко, чтобы соприкоснуться с ней и прилипнуть к ней. Поскольку волокнистая матрица создает множество изменений в траектории потока, частицы имеют много возможностей для контакта с волокнами, даже если их инерция не уносит их с основной линии потока.

Воздействие происходит, когда инерция частицы уносит ее с изогнутой линии тока вокруг волокна и вступает в контакт с поверхностью волокна. Этот механизм наиболее эффективен для более крупных и плотных частиц при более высоких скоростях потока.

Диффузия происходит для очень маленьких частиц (менее 1 микрона), случайное броуновское движение которых заставляет их отклоняться от линий тока и контактировать с поверхностями волокон чаще, чем их размер можно было бы предсказать на основе одного только удара. Извилистый путь через толстый иглопробивной материал обеспечивает больше возможностей для диффузионного захвата, чем через тонкую тканую ткань.

Комбинация этих механизмов, работающих одновременно по всей толщине иглопробивного материала, а не только на поверхности, придает иглопробивному нетканому фильтрующему материалу его характерную способность к глубинной фильтрации: способность улавливать частицы различных размеров по всей толщине фильтра, а не только на поверхности, что замедляет засорение поверхности и продлевает срок службы фильтра между циклами очистки.

Ключевые промышленные применения иглопробивных нетканых фильтрующих материалов

Рукавные фильтры для сбора промышленной пыли

Крупнейшим сегментом применения иглопробивных нетканых фильтрующих материалов являются рукавные фильтры (фильтровальные рукава), используемые в импульсно-струйных, шейкерных и реверсивных системах пылеулавливания в тяжелой промышленности. Производство цемента и извести, обработка стали и металлов, производство электроэнергии (переработка угольной золы), деревообработка и производство мебели, пищевая промышленность (мука, сахар, крахмал), химическое производство и фармацевтическое производство — все они создают потоки технологической пыли, которые необходимо фильтровать перед выбросом в атмосферу или рециркуляцией внутри предприятия.

Фильтровальные мешки для импульсно-струйных пылесборников обычно представляют собой цилиндрические мешки из иглопробивного нетканого материала, поддерживаемые внутренними проволочными клетками, через которые пыльный воздух проходит снаружи внутрь. Частицы улавливаются на внешней поверхности и в глубине ткани; собранная пыль периодически вытесняется обратным импульсом сжатого воздуха, попадая в нижний бункер. Ткань рукавного фильтра должна выдерживать тысячи циклов импульсной очистки без усталости ткани и выпадения волокон, сохраняя при этом эффективность фильтрации на протяжении всего срока службы (обычно 1–3 года при нормальной промышленной эксплуатации).

Жидкостная фильтрация

Иглопробивной нетканый фильтрующий материал широко используется в приложениях для фильтрации жидкостей — фильтрующих рукавах и фильтрующих картриджах для фильтрации технической воды, промышленной фильтрации охлаждающей жидкости в металлообработке, фильтрации красок и покрытий, осветления химических технологических жидкостей, производства продуктов питания и напитков, а также очистки сточных вод. При фильтрации жидкостей фильтрующий материал должен сохранять свою структурную целостность во влажном состоянии (прочность на растяжение во влажном состоянии), противостоять химической среде фильтруемой жидкости и обеспечивать постоянную структуру пор для обеспечения номинальной эффективности фильтрации.

Конструкции фильтровальных мешков для фильтрации жидкостей обычно изготавливаются из войлочной иглопробивной ткани, поверхность которой термически или химически обработана для обеспечения гладкой и плотной фильтрующей поверхности, которая сводит к минимуму миграцию волокон в фильтрат и обеспечивает эффективное улавливание частиц. Войлочная конструкция — более плотная и однородная по размеру пор, чем стандартная иглопробивная ткань — является стандартом для применений, где требуется эффективность удержания частиц при определенном микронном рейтинге.

Фильтрация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Для коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и промышленной обработки воздуха иглопробивные нетканые материалы служат фильтрующим материалом в панельных фильтрах, рукавных фильтрах и гофрированных фильтрующих элементах. В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха фильтр должен балансировать эффективность фильтрации (улавливание определенной доли частиц определенных размеров — согласно классам эффективности MERV, EN779/ISO 16890) и перепада давления (сопротивление потоку воздуха, которое определяет энергопотребление системы обработки воздуха). Для более эффективной фильтрации требуются более тонкие структуры волокон и более высокая плотность среды, что увеличивает перепад давления. Иглопробивной нетканый материал для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха разработан для обеспечения заданной эффективности при минимальном перепаде давления за счет оптимизации тонкости волокна (денье), веса материала и конструкции.

Геотекстильная фильтрация

В гражданском строительстве иглопробивной нетканый геотекстиль служит фильтрующим слоем в дренажных системах, подпорных стенках, насыпях, берегоукрепительных сооружениях. Геотекстильная фильтровальная ткань пропускает воду, удерживая при этом мелкие частицы почвы, которые в противном случае мигрировали бы в дренажную среду и засоряли бы ее. Иглопробивные нетканые геотекстильные фильтрующие ткани характеризуются кажущимся размером отверстий (AOS или O90 — размер пор, который удерживает 90% частиц в стандартном тесте на суспензию) и водопроницаемостью.

Иглопробивной нетканый материал по сравнению с другими типами фильтрующих материалов

Выбор подходящего волокна для нетканого фильтрующего материала

Волокнистый состав иглопробивного нетканого материала является наиболее важным параметром спецификации для химической и температурной устойчивости при промышленной фильтрации. Правильный выбор волокна должен быть подтвержден с учетом конкретного химического состава газового потока, температуры и типа частиц в данном применении:

Полиэстер (ПЭТ) является наиболее широко используемым волокном для стандартных промышленных задач по сбору пыли. Полиэстер устойчив к большинству минеральных кислот при умеренных концентрациях и температурах, обладает хорошей стойкостью к гидролизу при умеренных температурах и обеспечивает непрерывную эксплуатацию при температуре примерно 130–150°C. Он не пригоден для сред с концентрированной кислотой или щелочью, а также для постоянной температуры выше 150°C.

Полипропилен (ПП) обеспечивает превосходную стойкость к большинству кислот и щелочей, но имеет более низкую термостойкость, чем полиэстер, обычно ограниченную 90–100°C в непрерывном режиме. Широко используется при фильтрации жидкостей (устойчивость к кислотам, щелочам и растворителям), а также при низкотемпературной фильтрации промышленных газов, где высокая химическая стойкость является приоритетом.

PPS (полифениленсульфид, Ryton®) устойчив к большинству химических сред при повышенных температурах и обеспечивает непрерывную работу при температуре примерно до 190°C. Это стандартная спецификация для фильтрации золы на угольных электростанциях, где температура газа повышена и газовый поток может содержать кислотные конденсаты. Более дорогой, чем полиэстер или полипропилен, но правильный выбор для горячих, химически агрессивных газовых потоков.

P84 (Полиимид) обеспечивает непрерывную работу при температуре примерно 240°C и обладает превосходной устойчивостью к кислотным средам. Используется в высокотемпературных приложениях, таких как фильтрация в цементных печах, где температуры приближаются или превышают возможности PPS.

ПТФЭ (политетрафторэтилен) Это наиболее химически инертное фильтрующее волокно, устойчивое практически ко всем кислотам, щелочам и растворителям и рассчитанное на постоянную температуру примерно 260°C. Волокно ПТФЭ используется в самых агрессивных химических средах, где другие волокна не справляются. Мембрана из ПТФЭ, ламинированная на иглопробивную подложку (для обеспечения структурной прочности), является стандартным решением для очень тонкой фильтрации частиц (соответствие субмикронным выбросам) в требовательных промышленных применениях.

Арамид / Номекс® обеспечивает превосходную механическую прочность и хорошую термостойкость примерно до 200°C, а также хорошую устойчивость к большинству органических химикатов. Используется там, где механическая прочность и усталостная устойчивость при импульсной очистке так же важны, как и температурные характеристики. Большие фильтровальные рукава в высокоскоростных промышленных системах выигрывают от превосходной прочности волокна на разрыв.

Ключевые параметры технических характеристик при покупке нетканого фильтрующего материала

Поверхностный вес (г/м²) — Больший вес обеспечивает большую глубину удержания частиц и, как правило, более высокую эффективность, но увеличивает перепад давления. Типичный промышленный фильтрующий материал: 400–700 г/м².

Толщина (мм) — определяет доступную глубину проникновения пыли и удерживающую способность. Относится к поверхностному весу, но также зависит от извитости волокна и плотности иглопробивания.

Воздухопроницаемость (л/м²/с или CFM/фут²) при стандартном давлении — гидравлическое сопротивление чистой среды. Более высокая проницаемость означает меньший перепад давления на чистом фильтре, что важно для энергоэффективности, но должно быть сбалансировано с эффективностью фильтрации.

Эффективность фильтрации (%) при определенном размере частиц — какой процент частиц определенного размера удерживает среда в стандартизированных условиях испытаний. Для промышленных пылесборников эталоном является EN ISO 11057 (испытание фильтрующего материала для импульсно-струйных применений) или эквивалентное испытание.

Тип волокна и диапазон рабочих температур — должен соответствовать газовому потоку или химическому составу жидкости и температуре применения.

Обработка поверхности — опаливание (термическая обработка поверхности для плавления и сглаживания концов волокон, уменьшение поверхностного сопротивления и улучшение пылеотделения), каландрирование (прижатие поверхности к плоской поверхности для улучшения поверхностной фильтрации), ламинирование мембраны из ПТФЭ (для максимальной эффективности и пылеулавливания) или антистатическая обработка (для работы с горючей пылью).

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между войлоком и иглопробивным нетканым материалом при фильтрации?

В терминологии промышленной фильтрации «войлочная» фильтровальная ткань и «иглопробивной нетканый материал» относятся, по сути, к одному и тому же типу материала — оба производятся путем механического переплетения штапельных волокон посредством иглопробивания. Термин «войлок» исторически использовался для обозначения более толстых и плотных иглопробивных материалов, используемых в тяжелой промышленности (особенно фильтровальных мешков и пресс-фильтров), тогда как «нетканый материал» был более широким термином, охватывающим весь спектр иглопробивных изделий, от легких до тяжелых. В современном использовании эти два термина в значительной степени взаимозаменяемы для промышленных фильтрующих материалов, а конкретные характеристики производительности (вес по площади, тип волокна, проницаемость, обработка поверхности) более информативны, чем название продукта.

Как часто следует заменять промышленные иглопробивные фильтр-мешки?

Срок службы зависит от пылевой нагрузки, температуры и химического состава газа, частоты и давления импульсной очистки, а также волокна и конструкции мешочного фильтра. В обычных промышленных системах сбора пыли с правильно указанными волокнами и удельным весом рукавные фильтры импульсной струи обычно обеспечивают 1–3 года непрерывной эксплуатации, прежде чем потребуется замена. Признаками необходимости замены являются: увеличение перепада давления на фильтре, который не восстанавливается до уровня, близкого к чистоте, после цикла импульсной очистки (что указывает на засорение фильтрующего материала — проникновение частиц в фильтр и блокирование его глубины); видимые отверстия или разрывы в фильтрующем мешке (что можно обнаружить по выбросам твердых частиц на выходе чистого воздуха); или разрушение фильтровального мешка из-за усталости конструкции в результате повторяющихся циклов импульсной очистки. Соблюдение графика профилактической замены, основанного на рекомендациях производителя фильтра по сроку службы, вместо катастрофического отказа сводит к минимуму незапланированные простои и позволяет избежать прорыва твердых частиц.

Можно ли очистить иглопробивной нетканый фильтрующий материал и повторно использовать его для фильтрации жидкостей?

Иглопробивные фильтрационные мешки из нетканого материала для фильтрации жидкостей иногда можно очищать и использовать повторно, в зависимости от применения и характера фильтруемых частиц. В случае относительно сухих, неклеящихся частиц в относительно чистых жидкостях промывка фильтровального мешка чистой жидкостью, переворачивание и встряхивание или использование промывки под низким давлением может удалить захваченные частицы и восстановить полезную пропускную способность. Однако полное восстановление первоначальной эффективности фильтрации и сопротивления потоку до характеристик нового мешка редко достигается путем очистки — некоторое количество оставшихся частиц и волокон останется. Для критических применений фильтрации, где необходимо поддерживать постоянную номинальную эффективность, или для применений, в которых используются клейкие, масляные или химически активные частицы, устойчивые к очистке, одноразовая замена является стандартной практикой. Пригодность к очистке и повторному использованию должна быть проверена для каждого конкретного применения, прежде чем применять ее в качестве практики технического обслуживания.

Нетканые фильтрующие материалы из Чаншу Минюнь Хуншунь

Компания нетканых материалов Чаншу Минъюнь Хуншунь, Лтд. , Чаншу, Цзянсу, производит иглопробивные нетканые фильтрующие материалы для промышленного сбора пыли, фильтрации жидкостей и фильтрации воздуха. Доступные типы волокон включают полиэстер, полипропилен, PPS, P84 и PTFE. Плотность от 200 г/м² до 1000 г/м². Варианты обработки поверхности включают опаливание, каландрирование и ламинирование мембраны из ПТФЭ. Доступны рулоны ткани для фильтровальных мешков и готовые фильтровальные мешки для систем пылеулавливания с импульсной струей, шейкером и обратным воздухом. Индивидуальные спецификации по требованиям заказчика. Производство OEM/ODM для производителей фильтров и системных интеграторов.

Свяжитесь с нами и сообщите сведения о потоке газа или жидкости для вашего применения, рабочей температуре, типе и концентрации пыли, а также требуемой эффективности фильтрации, чтобы получить рекомендации по фильтрующему материалу и цены.

Сопутствующие товары: Нетканый фильтрующий материал | Нетканое полотно для салона автомобиля | Войлок | Функциональный иглопробивной нетканый материал | Медицинские нетканые материалы