Фильтровальные материалы: виды, характеристики, назначение
Для нужд промышленности, сельского хозяйства и отдельных домохозяйств неустанно разрабатываются новые материалы для фильтрации воды, масла, газов и прочих веществ. Чтобы очистка была качественной, подобные изделия должны обладать определенными характеристиками.
Фильтровальные материалы прошлого поколения изготавливались из натуральных составляющих. Но сегодня актуальнее стало производство фильтров из синтетических веществ. Такой подход позволяет создавать недорогие материалы, фильтрующая способность которых на порядок выше, чем у хлопка, шерсти и т. д.
К современному производству подобных изделий выдвигаются постоянно повышающиеся требования. Они должны максимально тонко фильтровать различные вещества, а также подходить для широкого спектра отраслей. Многофункциональность и качество характеризуют современные очистители. Какие виды фильтровальных материалов существуют, нужно рассмотреть подробнее.
Общее понятие
Современный фильтровальный материал для воды, газа, аэрозолей и прочих веществ может создаваться из тканых, нетканых и полимерных мембран, металлических сеток и т. д. Подобную продукцию широко применяет горная металлургия, химическая, машиностроительная отрасль, обрабатывающая, перерабатывающая промышленность. Также потребителями очистительных конструкций являются медицина, пищевая промышленность, а также обычные домохозяйства.
Сфера применения фильтрующих материалов широка. Поэтому не существует универсальных очистителей, которые подошли бы каждому веществу и процессу. Одни волокна хорошо выдерживают влияние агрессивной химической среды, другие позволяют тщательнее отфильтровать даже самые мелкие частицы загрязнений. В соответствии с условиями эксплуатации создают различные очистители.
Виды тканых материалов
Существует множество популярных веществ, которые выполняют функции очистителя. Они характеризуются определенными качествами. Наиболее распространенными являются: ткань бельтинг, полиамидная, полиэфирная нить, фильтромиткаль, серпянка. Также применяется стекловолокно. Их изготавливают из натуральных, синтетических, комбинированных компонентов.
В первом случае очистители не боятся агрессивного влияния среды фильтрования. Однако степень их очистки невысока. Из-за их природного происхождения не удается создать достаточно тонкие нити.
Синтетика, наоборот, позволяет более тщательно отфильтровать мелкие частицы загрязнений. Толщина нитей, изготавливаемых сегодня, может достигать 20-200 нм. Но такие вещества легко разрушаются в агрессивной среде, при нагрузках.
Комбинированные материалы вобрали в себя качества синтетики и натуральных компонентов.
Натуральные материалы
Бельтинг является фильтром из хлопчатобумажной ткани. Ее чаще всего применяют пищевая промышленность и фармация. Материал предназначен для очистки веществ с температурой не более +100ºС.
В группу натуральных материалов также попадает стеклоткань. Характеристики этого вещества позволяют применять его в качестве утеплителя. В зависимости от плетения волокон достигается определенная степень фильтрации. Чем больше нитей, тем прочнее ткань.
Также натуральным очистительным материалом является серпянка. Ее создают из хлопка или льна. Этот материал отличается редким переплетением нитей.
Фильтромиткаль также состоит из хлопка. Это более грубая ткань, которая по своим свойствам немного похожа на бельтинг.
Синтетические материалы
Для промышленных нужд чаще всего применяют синтетические очистители. Одним из самых известных полотен является полиамидная ткань. Она убирает примеси концентратов железорудного сырья. Фильтровальные материалы этого типа применяются при рабочих температурах не более +90ºС и рН 4-10.
Синтетическим полотном являются полиэфирные очистители. Их существует множество видов, которые отличаются плотностью и условиями применения. Для всех синтетических волокон применяется специальный рисунок плетения.
В зависимости от конфигурации переплетения фильтры могут работать как с жидкостями, так и газами, суспензиями и маслами.
Применение синтетики
Полиамидная ткань известна своим особым внешним видом. Капроновая нить переплетается, образуя диагональные полосы на поверхности. Такой материал чаще всего применяется в добывающей, перерабатывающей отраслях.
Полиэфирные очистители имеют более широкую область применения. Это связано с различием плотности полотна (от 316 до 980 г/м²). Технический термообработанный полиэфир – самый известный фильтровальный материал для вентиляции.
Одной из тканей, которая может претендовать на звание универсальной, является молочный лавсан. Он отличается водоотталкивающими качествами, устойчивостью к солнечным лучам. Этот материал препятствует образованию вредоносных микроорганизмов и при должной обработке не деформируется, не проседает. Благодаря этим качествам он применяется как в пищевой промышленности, так и для фильтрования газов.
Нетканые полотна
Существуют комбинированные виды полотен, в которых применяются как синтетические, так и натуральные волокна. Самым известным в этой области является нетканый материал иглопробивного типа. Его основой является полиэфир.
Чаще всего подобные очистители применяются в фильтрационной системе автомобилей. Также этот материал широко применяется в промышленности. Иглопробивной нетканый очиститель является экологически чистым продуктом. Он не вредит окружающей среде и здоровью человека. Он не вызывает аллергических реакций.
Также одним из преимуществ такого полотна является его устойчивость к повышенным нагрузкам. В некоторых промышленных циклах требуется обеспечить запас прочности очистителя. Если нагрузка на систему увеличивается, материал должен выдержать подобные условия.
Улучшенные нетканые полотна
Первым нетканым материалом очистительных приборов стал войлок. Он не был лишен определенных недостатков. Чтобы повысить его прочность и качество фильтрации, волокна стали обрабатывать смолами. Нетканые фильтровальные материалы синтетические при этом пробивали иглами определенного диаметра.
В последние годы в области производства этих материалов произошли значительные изменения. Войлок заменили экструзионными воздушно-наполненными волокнами из полимеров. Они имеют значительно меньшую толщину, чем у модифицированного натурального наполнителя. Это позволило более тонко очищать различные вещества.
Из этого материала создаются многослойные полотна типа «сэндвич». Это позволяет повысить прочность очистителей. Такие полотна имеют трехмерную структуру, в которой слои имеют разные свойства и скрепляются определенным образом. Это сложные материалы.
Производство тканевых фильтров
Самое большое отечественное производство фильтровальных материалов тканевого типа находится в Московской области. Это ЗАО «Воскресенск-Техноткань», которое начало работу в 1858 году. Предприятие выпускало техническую ткань, а со временем было налажено изготовление фильтровального полотна.
Компания производит широкий ассортимент синтетических, комбинированных натуральных материалов. В технологических циклах применяются новейшие технологии. Это позволяет ЗАО «Воскресенск-Техноткань» занимать лидирующие позиции на рынке. Производство задействует современную технику, что позволяет выпускать продукцию с плотностью поверхности от 250 до 2500 г/м².
Продукцию предприятия применяют в самых разных областях народного хозяйства. Но больше всего востребованы его полотна в сахарной подотрасли.
Производство нетканых материалов
Изготовление нетканых очистителей является сложным, высокотехнологичным процессом. Его успешно применяют в нашей стране. Самым известным предприятием этого профиля является Инзенский завод фильтровальных материалов. Производитель применяет механические технологии. Полотна изготавливают иглопробивным, холстопрошивным способом.
Сфера применения такой продукции очень широка. Нетканые материалы применяют начиная с фильтрации веществ в цветной металлургии и заканчивая очисткой воздуха при производстве цемента, муки.
Вторым по величине предприятием представленного профиля является ОАО «Комитекс». Его ассортимент насчитывает более 50 видов нетканых полотен. Их активно применяют для фильтрации воды, газа, технических жидкостей, сточных вод, смазочных материалов и пищевых жидкостей.
Мембраны
Нетканый материал благодаря своим качествам все чаще применяется современной промышленностью. Однако все популярнее становятся материалы мембранного типа. Их изготовление началось относительно недавно.
Мембраны применяются в процессах микрофильтрации. С их появлением связано применение технологии обратного осмоса. Чтобы устранить такое явление, как падение давления, мембраны изготавливают из прочных полимеров.
Это сложные устройства. Их разработка происходила сразу в двух направлениях. С одной стороны, требовались материалы с порами минимальной величины, фиксированного размера и равномерным распределением по поверхности.
С другой стороны, ученые искали технологии, позволяющие мембранам работать при разном давлении. Чаще всего их применяют для очистки воды. Но параллельно с этим развиваются технологии производства таких мембран для агрессивных сред и высоких температур. Очистители для таких целей создают из металла и керамики.
Воздушная, газовая фильтрация
Фильтровальные материалы, предназначенные для очистки воздуха и газа, отличаются большим многообразием. К этой категории полотен выдвигаются жесткие требования. Законодательство постоянно повышает стандарты очистки подобной среды, благодаря чему развитие технологий в этом направлении происходило быстрыми темпами.
Чаще всего в подобных целях применяются расплавы полифениленсульфидных каучуков. Большое внимание со стороны ученых получили фильтры антистатического типа. Пыль в газовой среде электризуется. В некоторых случаях она становится причиной взрыва.
Также ведутся разработки фильтров, очищающих горячие газы. Для этого применяются такие материалы, как керамика и металл. Также современное производство требует убирать из газа не только твердые частички пыли, но и ядовитые вещества. Для этого применяют сочетание материалов с абсорбентами (активированный уголь). Это позволяет добиться высокой степени очистки воздушных масс и газовой среды.
Рассмотрев, какие бывают фильтровальные материалы, можно понять основные тенденции развития подобных технологий. Они постоянно совершенствуются, дабы удовлетворять требования современного производства.