过滤纺织品深耕细作

2015-04-17陈南阳

纺织科学研究 2015年12期

文/ 陈南阳

过滤与分离用纺织品向环保化、节能、性能提升、价值创造等多方向进步

当前，中国过滤与分离用纺织品已经成为科技研发及市场拓展最为活跃的领域之一。据中国产业用纺织品行业协会统计，其过滤纺织品会员企业在去年的研发费用比上一年增加了15.4%；而产品出口则首次超过1 亿美元，同比增长27%。

不过，相比于发达国家，中国过滤与分离用纺织品在研发深度、市场开拓等方面尚存在着一定的差距。

据美国过滤与分离协会（AFS）的分类法，过滤与分离行业共有34 个子行业，其中属于过滤介质的有10 个子行业。在这10 种过滤介质中，属于纺织品范畴的有无纺布、单丝/多丝布、湿法无纺布等；从广义上来讲，过滤与分离纺织品还应包括膜材料。而在其他24 个子行业中，属于纺织行业或与之相关的还有滤袋、过滤毡、过滤纺织品机械等。

在各个子行业中，过滤与分离用纺织品的技术研发与应用拓展正沿着环保化、节能、性能提升、价值创造等多方向进行深耕细作。环保化

环保化是过滤与分离纺织品发展的重要动力之一。实际上，许多传统过滤材料在生产与使用上也未必环保。如上所述，过滤介质有10 个类别，某些类型的过滤介质在生产、使用与废弃物处理中会造成对环境的巨大伤害。在这些方面，过滤纺织品往往可以成为理想的环保替代材料。

以食品饮料行业的过滤材料为例。硅藻土是一种非常重要的过滤介质，特别在啤酒的生产上有着广泛的应用。全球啤酒生产每年要消耗硅藻土35 万吨以上，而中国的啤酒制造业仅在2014年就消耗了近10万吨硅藻土。最新的研究表明，无论采用农业再利用还是填埋方法，硅藻土废弃物对环境及人体都会产生相当大的危害。因此，预计欧盟及其他发达国家将很快宣布硅藻土滤材为危险废弃物。

了解到这一些趋势，纺织企业在专业的市场及技术咨询公司的辅助下，已经进行了大量的过滤纺织品应用领域拓展的市场研究，在此基础上制定了应用拓展计划，同时展开了相应的技术研发工作。其中，德国Kelheim纤维公司与大型饮料机械生产商Krones 合作，研究出利用可降解的粘胶纤维替代硅藻土应用在啤酒及饮料过滤上的方法。通过对粘胶纤维的功能优化及改性以及提升纤维滤饼制造工艺，这两家公司的研究已经证明其粘胶纤维滤材完全可以成为硅藻土在酒水饮料过滤生产中的优秀替代品。

另一方面，为了在环保方面具有长远的国际竞争力，过滤与分离纺织品企业自身也需要在清洁生产方面作出努力。和许多其他德系粘胶纤维企业（包括二战后迁至奥地利的兰精）一样，Kelheim 也在治理粘胶“三废”、实施清洁生产和循环经济方面取得了巨大的成功。在美国，高分子材料供应商也为过滤纺织品企业提供了许多低“碳足迹”的选择。有些产品不但绿色环保，而且性能优异。例如，Natureworks 的最新Ingeo 生物聚合物系列可以为纤维及无纺布生产者提供低收缩、快速结晶及高熔点的原料。在部分测试中，以Ingeo 原料制成的无纺布具有极好的气体低压差（air press drop），和普通的聚丙烯无纺布比较，可以大大节省气体过滤系统中风机的能源消耗，从而大幅节省用户的成本。同样，纺织滤布在其他类型的过滤介质的环保性替代上也具有极大的潜力。沿着环保方向“深耕”下去，纺织企业将获得更多的市场应用机会。

节能

节能是过滤与分离纺织品研究的另一个重要研究方向。在新材料领域，类似石墨烯膜等超纳米滤孔材料的探索已经为液体过滤提供了未来可能最为有效的低能耗解决方案。以海水淡化行业为例，当前淡水资源面临着全球性的短缺，而目前广泛使用的海水淡化技术只能满足一小部分的增长需求。制约海水淡化行业发展的一个重要因素是传统反渗透膜在过滤过程中的高能耗问题，因为高能耗产生了高成本。而孔径控制在0.7nm~1.0nm 的石墨烯膜完全可以在低压环境下完成海水淡化的过程。一旦该产品实现大规模的商业化生产及成熟应用，海水淡化行业将实现飞跃性的发展。

节能不仅仅是先进新材料研究的目标，还是市场上成熟过滤纺织品性价比提升的重要方向。以袋式除尘为例，过滤介质性能的提升将直接减少除尘过程中的能耗。在考虑不同的温度、酸碱度、湿度等条件应用下，袋式除尘过滤介质有P84、芳纶、聚氟乙烯、涤纶等众多选择。作为应用最为广泛的经济材料之一，涤纶纺织品在许多情况下是考虑功能、寿命、性价比等综合条件下的最佳平衡选择，而其性能的提升，将使袋式除尘的能耗大为降低。例如，美国某水刺涤纶无纺布产品因其良好的孔径控制及均匀度，具有极好的表面负荷能力与气体低压差。因而，相比于普通的涤纶滤布，该水刺涤纶无纺布在袋式除尘系统中，可以节约高达40%的能耗。

性能提升

而过滤纺织品性能在细节上的改进，可以大大提高其应用性能与性价比。在上述水刺涤纶无纺布的应用中，由于其孔径及均匀度的优势，在重量减轻1/3 的情况下，其PM2.5 的过滤能力可以比普通涤纶滤布提高30%以上。同时，由于其极好的表面负荷能力，该水刺涤纶滤布的使用寿命是普通涤纶滤布的2 倍到3 倍，从而大大降低了滤材替换的材料成本及操作费用。更进一步，滤布使用寿命的提高也可以大幅减少滤布废弃物产生的环境压力及处理成本。纺织企业的“细作”是细节上的改进和完善，这可以使产品性能得到大幅度的提升，从而提高了产品的附加值及市场竞争力。

此外，过滤与分离纺织品的“细作”还集中于纺织材料复合、膜复合、膜结构、正负离子层复合等方面。另一方面，高性能过滤纺织品的生产也依赖于纺织机械技术的提升。欧洲和美国的纺织机械企业在过滤纺织品如滤袋、过滤毡、过滤带的生产、以及过滤布加工工艺如褶裥加工已经进行了大量研究并取得了不少突破，为过滤纺织品生产企业提供了多种高性能、高质量、柔性、高性价比的生产解决方案。