Обзор синтетических фильтрующих материалов

1 марта 2022 г. | Хосе М. Сентманат, специалист по жидкостной фильтрации, LLC

На производительность синтетических фильтрующих материалов влияет множество факторов: от стилей нитей и переплетения до дренажа и условий покрытия.

Под широким спектром фильтрующих материалов имеется множество синтетических материалов, в том числе тканые фильтрующие ткани, тканые и нетканые фильтрующие материалы и фильтровальный войлок. Термин «синтетический» охватывает тканевые материалы из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэстера или нейлона, а также других специальных материалов, таких как саран, полиамид, номекс (огнестойкий метаарамид), полиэфирэфиркетон. (PEEK), фторопласты и другие материалы, специально изготовленные для конкретного применения. Подкатегория таких материалов включает фильтрующие материалы из проволочной ткани. Это плетеная проволочная сетка, изготовленная из различных металлов, наиболее распространенной из которых является проволочная сетка из нержавеющих сталей, таких как нержавеющая сталь 316 и 316-L.

Первоначально материалами, используемыми для фильтрующего материала, были шелк, хлопок и шерсть. Из-за ограничений в использовании этих материалов синтетические материалы гораздо чаще используются в промышленной фильтрации с момента их появления примерно в 1945 году. С тех пор быстрые разработки широко расширили возможности применения синтетических волокон в промышленной фильтрации. Хотя хлопок и шерсть по-прежнему используются в качестве фильтрующих материалов, в этой статье рассматриваются только синтетические фильтрующие материалы и проволочная ткань.

Как показано на рисунке 1, в синтетических фильтрующих материалах используется несколько распространенных типов волокон:

РИСУНОК 1. Тип волокна, используемого в фильтрующем материале, может повлиять на его конечные характеристики.

Также обратите внимание, что доступны комбинированные материалы, такие как комбинации моно/мультифиламент, моно/штапель и несколько/штапель.

Монофиламентные волокна обладают множеством преимуществ, в том числе отличным контролем диаметра для точных отверстий ткани, высокой скоростью потока, низкими перепадами давления, относительно высокой жесткостью и прочностью на разрыв. В этих волокнах механизм фильтрации заключается в улавливании частиц с поверхности, обеспечивая превосходное удаление частиц с поверхности. Этот носитель легко очищается, а также демонстрирует ограниченное поглощение жидкости.

При использовании мультифиламентных волокон пользователи должны учитывать, что скрученная нить часто может привести к неравномерному диаметру пряжи, а размеры пор могут быть неравномерными и их трудно измерить. Механизмы фильтрации этого типа носителя включают захват частиц на поверхности, а также между скрученными нитями. Элементы мультиволоконного носителя демонстрируют хорошее удаление частиц с поверхности, но их довольно сложно чистить. Их преимущества включают превосходную прочность на разрыв, гибкость, податливость и сопротивление усталости. Также следует отметить, что мультифиламентная пряжа может впитывать жидкости.

Волокна прядения характеризуются несколько неравномерным размером и плотностью волокон, и, как и в случае с мультифиламентными волокнами, размеры их пор могут быть неравномерными и их трудно измерить. Механизмы фильтрации волокнистых сред из пряденных нитей включают захват частиц на поверхности, а также внутри структуры волокна. Хотя эти материалы действительно гибкие и податливые, они плохо удаляют частицы с поверхности и их трудно очищать. Как и мультифиламентные волокна, пряжа из нитей может впитывать жидкости.

Метод, используемый для вплетения волокон в более крупные элементы фильтрующего материала, может существенно изменить параметры производительности. В следующих разделах описаны несколько стилей плетения. Доступные размеры пор для основных категорий переплетения приведены в таблице 1.

Квадратное плетение. Этот стиль переплетения в основном используется с синтетическими материалами и проволочной тканью. Это самый простой стиль открытого переплетения, в котором используется простой узор «верх-и-под» (рис. 2 и 3). Он обеспечивает прямой путь потока с большой открытой площадью. Некоторые из основных преимуществ квадратного переплетения: высокая проницаемость, минимальное связывание, легкая очистка и высокая стабильность.

Тафтовое переплетение. Этот стиль переплетения обычно используется только с синтетическими материалами. Это разновидность квадратного переплетения, в котором две нити малого диаметра чередуются с нитями большего диаметра в направлении основы (рис. 4). «Основа» относится к проволокам, проходящим по всей длине ткани во время ее плетения. Этот стиль с более шероховатой поверхностью имитирует линяющую шелковую ткань.