Фильтрующие материалы: преимущества технологии покрытия нановолокнами

В этой статье Джона Верца и Иммо Шнайдерса из Hollingsworth & Vose рассматриваются преимущества новой передовой технологии покрытия нановолокон для фильтрующих материалов по сравнению с процессом электропрядения, а также представлена ​​технология нановолокон нового поколения, специально разработанная для улучшения фильтрующих материалов.

Исследования и разработки нановолокон приобрели значительную известность в последние годы благодаря растущему осознанию их способности улучшать характеристики различных форм фильтрующих материалов. Технология нановолокон, то есть изготовление очень маленьких волокон, обычно имеющих диаметр менее 1 микрона, известна и практикуется уже много лет. В настоящее время наиболее часто используемым процессом производства нановолокон является процесс электропрядения.

В этой статье освещаются недостатки процесса электропрядения по сравнению с новым процессом — покрытием из нановолокон. Далее обсуждаются преимущества использования покрытия из нановолокон в фильтрациях для улучшения глубины фильтрации и способности импульсной очистки.

Традиционная технология нановолокон

Одним из наиболее известных методов производства нановолокон является метод электропрядения. Этот процесс предполагает использование иглы для подкожных инъекций, насадки, капилляра или подвижного излучателя. Эти инструменты обеспечивают получение жидких растворов полимера, которые затем притягиваются к зоне сбора электростатическим полем высокого напряжения. Поскольку растворенный полимер и растворители вытягиваются из эмиттера и ускоряются через электростатическую зону, волокна формируются в процессе испарения растворителя.

Хотя электропрядение эффективно для производства нановолокон, у него есть недостатки. Начнем с того, что электропрядение — это очень медленный процесс производства нановолокон в коммерческих масштабах, что увеличивает производственные затраты. Электроспиннинг также создает в основном двумерную структуру, которой не хватает глубины или z-направленности. Хотя эта конфигурация желательна для поверхностной загрузки, она имеет ограниченные возможности для приложений с глубинной нагрузкой. Электропряденые нановолокна имеют тенденцию быть довольно слабыми и могут быть легко повреждены или смещены с подложки. Сохраняется потребность в улучшенных нановолокнах, которые преодолевают недостатки нынешних электропряденных нановолокон.

В последние годы разработка нановолокон стала более заметной благодаря их способности улучшать характеристики фильтрующих материалов, являющихся основой эффективной фильтрации воздуха в зданиях и других целях.

Новая технология нановолокон

Недавно разработанная технология покрытия нановолокнами, не содержащая растворителей, может обеспечить большую гибкость, контроль и долговечность по сравнению с традиционным процессом электропрядения. Это новое нановолоконное покрытие формируется из волокон размером обычно от 0,3 до 0,5 микрона, но его можно увеличить до 1 микрона. Распределение диаметров волокон и толщина слоя можно легко изменять в соответствии с требованиями применения. Благодаря использованию этой технологии нановолокон можно улучшить широкий спектр фильтрующих материалов.

Этот новый слой нановолокон имеет толщину от 15 до 30 микрон и наносится непосредственно на подложку для макрофильтрации. Покрытие из нановолокон можно наносить на любой нетканый основной материал, такой как стекло, целлюлоза или синтетические волокна, тогда как электроформование зависит от критически важных смол для адгезии. В качестве покрытия также можно нанести второй слой нановолокон из аналогичного или другого полимера. Конкретная конфигурация подложки будет зависеть от конкретного применения фильтрующего материала и может варьироваться для достижения желаемых структурных свойств, включая жесткость, прочность, складчатость и термостойкость.

Как указано, конфигурация опорного или базового слоя может варьироваться в зависимости от предполагаемого использования. Для тяжелых режимов очистки воздуха, газовых турбин, автомобильного воздуха и импульсной очистки подложкой предпочтительно является бумага мокрого формования, такая как целлюлоза или смесь синтетических материалов и целлюлозы. На других рынках, таких как HVAC, жидкостные фильтры, воздушные фильтры салона и HEPA-фильтрация, основы могут включать целлюлозу мокрого укладки, стекло, синтетические, кардные, спанбондовые и нетканые материалы, полученные выдуванием из расплава.