Cos'è il media filtrante in tessuto non tessuto agugliato e come si confronta con altri materiali filtranti industriali?

La filtrazione industriale è un processo fondamentale nella produzione, nell’energia, nella gestione ambientale e nel controllo della qualità dell’aria. Ogni filtro a maniche in un cementificio, ogni depolveratore in un impianto di lavorazione del legno, ogni sistema di filtrazione di liquidi in un processo chimico e ogni unità di trattamento dell'aria HVAC in un edificio commerciale fa affidamento su un mezzo filtrante, un materiale la cui struttura a pori controllati cattura le particelle consentendo al fluido vettore (aria, gas o liquido) di passare con una resistenza al flusso accettabile.

Il tessuto non tessuto agugliato è uno dei media filtranti industriali più utilizzati a livello globale e in molte applicazioni di filtrazione è il materiale dominante o unico di scelta. Per gli ingegneri che specificano i media filtranti, i responsabili degli acquisti che acquistano sacchetti filtro sostitutivi o rotoli di tessuto filtrante e i produttori di apparecchiature che progettano sistemi di filtrazione, capire cos'è il media filtrante non tessuto agugliato, come si comporta rispetto ai materiali alternativi e quali parametri di specifica ne determinano l'idoneità per una determinata applicazione è il fondamento di un'efficace selezione dei media filtranti.

Come funziona il materiale filtrante in tessuto non tessuto agugliato

Il media filtrante non tessuto agugliato è una struttura fibrosa tridimensionale creata aggrovigliando meccanicamente una rete di fibre in fiocco attraverso ripetute penetrazioni dell'ago. A differenza dei tessuti filtranti in tessuto – che hanno una griglia regolare di aperture quadrate o rettangolari definite dalla struttura del tessuto – i non tessuti agugliati hanno una struttura tortuosa e tridimensionale dei pori formata dalla disposizione casuale di fibre aggrovigliate. Questa differenza strutturale ha implicazioni fondamentali per le prestazioni di filtrazione.

In un tessuto filtrante tessuto, le particelle più piccole della dimensione dell'apertura passano liberamente; le particelle più grandi dell'apertura vengono catturate sulla superficie. Il meccanismo di filtrazione è principalmente una setacciatura superficiale e le prestazioni del filtro sono in gran parte determinate dalla dimensione delle sue aperture di trama. In un non tessuto agugliato, la tortuosa rete tridimensionale dei pori crea molteplici meccanismi di cattura che lavorano contemporaneamente:

Intercettazione si verifica quando una particella che segue una linea di flusso attraverso la matrice della fibra si avvicina abbastanza alla superficie della fibra per contattarla e aderire ad essa. Poiché la matrice della fibra crea molti cambiamenti nel percorso del flusso, le particelle hanno molte opportunità di contatto con la fibra anche se la loro inerzia non le porta fuori dalla linea di flusso principale.

Impatto si verifica quando l'inerzia di una particella la porta fuori dalla linea di flusso curva attorno a una fibra e in contatto con la superficie della fibra. Questo meccanismo è più efficace per particelle più grandi e più dense a velocità di flusso più elevate.

Diffusione si verifica per particelle molto piccole (inferiori a circa 1 micron) il cui movimento browniano casuale le fa deviare dalle linee di flusso e entrano in contatto con le superfici delle fibre più frequentemente di quanto le loro dimensioni farebbero prevedere dal solo impatto. Il percorso tortuoso attraverso un supporto spesso agugliato offre maggiori opportunità di cattura per diffusione rispetto a un tessuto sottile.

La combinazione di questi meccanismi, che operano simultaneamente su tutto lo spessore del materiale agugliato anziché solo in superficie, conferisce al materiale filtrante in tessuto non tessuto agugliato la sua caratteristica capacità di filtrazione in profondità: la capacità di catturare una gamma di dimensioni delle particelle in tutto lo spessore del filtro anziché solo in superficie, ritardando l'intasamento della superficie e prolungando la durata del filtro tra i cicli di pulizia.

Principali applicazioni industriali per i media filtranti in tessuto non tessuto agugliati

Filtri a maniche per la raccolta polveri industriali

Il più grande segmento di applicazione dei media filtranti in tessuto non tessuto agugliati sono i filtri a maniche (sacchetti filtranti) utilizzati nei sistemi di raccolta delle polveri a getto di impulsi, agitatori e ad aria inversa nell'industria pesante. La produzione di cemento e calce, la lavorazione dell'acciaio e dei metalli, la produzione di energia (movimentazione delle ceneri di carbone), la lavorazione del legno e la produzione di mobili, la lavorazione alimentare (farina, zucchero, amido), la produzione chimica e la produzione farmaceutica generano tutti flussi di polveri di processo che devono essere filtrati prima dello scarico nell'atmosfera o del ricircolo all'interno della struttura.

I sacchi filtro per depolveratori a getto pulsato sono tipicamente sacchi cilindrici di tessuto non tessuto agugliato, supportati da gabbie metalliche interne, attraverso i quali fluisce aria polverosa dall'esterno verso l'interno. Il particolato viene catturato sulla superficie esterna e nella profondità del tessuto; la polvere raccolta viene periodicamente rimossa da un impulso inverso di aria compressa, cadendo nella tramoggia sottostante. Il tessuto del sacchetto filtro deve resistere a migliaia di cicli di pulizia a impulsi senza affaticamento del tessuto o perdita di fibre, mantenendo l'efficienza di filtrazione per tutta la sua durata di servizio (tipicamente 1-3 anni in normale servizio industriale).

Filtrazione di liquidi

I media filtranti in tessuto non tessuto agugliati sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni di filtrazione dei liquidi: maniche filtranti e cartucce filtranti per la filtrazione dell'acqua di processo, la filtrazione di refrigeranti industriali nella lavorazione dei metalli, la filtrazione di vernici e rivestimenti, la chiarificazione dei liquidi di processi chimici, la produzione di alimenti e bevande e il trattamento delle acque reflue. Nella filtrazione dei liquidi, il mezzo filtrante deve mantenere la propria integrità strutturale quando è bagnato (resistenza alla trazione sull'umido), resistere all'ambiente chimico del liquido filtrato e fornire una struttura dei pori coerente per garantire l'efficienza di filtrazione nominale.

Le strutture dei sacchetti filtro per la filtrazione di liquidi sono generalmente realizzate in tessuto agugliato in feltro che è stato trattato termicamente o chimicamente in superficie per fornire una superficie di filtrazione liscia e densa che riduce al minimo la migrazione delle fibre nel filtrato e fornisce un'efficace cattura del particolato. La struttura in feltro, più densa e con dimensioni dei pori più uniformi rispetto a un tessuto agugliato standard, è lo standard per le applicazioni in cui è specificata l'efficienza di ritenzione del particolato con un valore di micron definito.

HVAC e filtrazione del trattamento dell'aria

Per i sistemi HVAC commerciali e il trattamento dell'aria industriale, i non tessuti agugliati fungono da media filtrante nei filtri a pannello, nei filtri a maniche e negli elementi filtranti pieghettati. Nelle applicazioni HVAC, il filtro deve bilanciare l'efficienza di filtrazione (catturare una proporzione definita di particelle a dimensioni definite, classificate dalle classi di efficienza MERV, EN779/ISO 16890) con la caduta di pressione (resistenza al flusso d'aria, che determina il consumo energetico del sistema di trattamento dell'aria). Una filtrazione più efficiente richiede strutture di fibre più fini e una maggiore densità del mezzo, che aumenta la caduta di pressione. Il materiale non tessuto agugliato per applicazioni HVAC è progettato per fornire l'efficienza desiderata con una caduta di pressione minima ottimizzando la finezza della fibra (denari), il peso del materiale e la struttura.

Filtrazione geotessile

Nell'ingegneria civile e nell'edilizia, i geotessili non tessuti agugliati fungono da strati di filtrazione nei sistemi di drenaggio, nei muri di sostegno, negli argini e nelle opere di protezione del litorale. Il tessuto filtrante geotessile consente il passaggio dell'acqua trattenendo le particelle fini del terreno che altrimenti migrerebbero e ostruirebbero il mezzo di drenaggio. I tessuti filtranti geotessili non tessuti agugliati sono specificati dalla loro dimensione apparente di apertura (AOS o O90 - la dimensione dei pori che trattiene il 90% delle particelle in un test standardizzato sui liquami) e dalla loro permeabilità all'acqua.

Tessuto non tessuto agugliato e altri tipi di media filtrante

Selezione della fibra giusta per i media filtranti in tessuto non tessuto

La composizione fibrosa del tessuto non tessuto agugliato è la variabile specifica più critica per la resistenza chimica e alla temperatura nella filtrazione industriale. La corretta selezione della fibra deve essere confermata per la chimica specifica del flusso di gas, la temperatura e il tipo di particolato nell'applicazione:

Poliestere (PET) è la fibra più utilizzata per le applicazioni standard di raccolta polveri industriali. Il poliestere è resistente alla maggior parte degli acidi minerali a concentrazioni e temperature moderate, ha una buona resistenza all'idrolisi a temperature moderate e fornisce un servizio continuo a circa 130–150°C. Non è adatto per ambienti acidi o alcalini concentrati o per temperature continue superiori a 150°C.

Polipropilene (PP) fornisce un'eccellente resistenza alla maggior parte degli acidi e degli alcali ma ha una resistenza alla temperatura inferiore rispetto al poliestere, generalmente limitata a 90–100°C continui. Ampiamente utilizzato nelle applicazioni di filtrazione di liquidi (resistenza ad acidi, alcali e solventi) e nella filtrazione di gas industriali a basse temperature, dove la priorità è una forte resistenza chimica.

PPS (polifenilene solfuro, Ryton®) è resistente alla maggior parte degli ambienti chimici a temperature elevate e fornisce un servizio continuo fino a circa 190°C. Si tratta della specifica standard per la filtrazione delle ceneri volanti delle centrali elettriche a carbone in cui le temperature del gas sono elevate e il flusso di gas può contenere condensati acidi. Più costoso del poliestere o del polipropilene ma è la scelta corretta per flussi di gas caldi e chimicamente aggressivi.

P84 (poliimmide) fornisce un servizio continuo fino a circa 240°C e ha un'eccellente resistenza agli ambienti acidi. Utilizzato in applicazioni ad alta temperatura come la filtrazione nei forni da cemento, dove le temperature si avvicinano o superano la capacità del PPS.

PTFE (Politetrafluoroetilene) è la fibra filtrante più inerte dal punto di vista chimico, resistente praticamente a tutti gli acidi, alcali e solventi e resistente a circa 260°C continui. La fibra PTFE viene utilizzata negli ambienti chimici più aggressivi dove altre fibre falliscono. La membrana in PTFE laminata su un substrato agugliato (per fornire resistenza strutturale) è la soluzione standard per la filtrazione del particolato molto fine (conformità alle emissioni inferiori al micron) in applicazioni industriali esigenti.

Aramide/Nomex® fornisce un'eccellente resistenza meccanica e una buona resistenza alla temperatura fino a circa 200°C, con buona resistenza alla maggior parte dei prodotti chimici organici. Utilizzati dove la durabilità meccanica e la resistenza alla fatica dovuta alla pulizia a impulsi sono importanti quanto le prestazioni termiche: i grandi sacchetti filtro nei sistemi industriali ad alta velocità beneficiano della resistenza alla trazione superiore della fibra.

Parametri chiave delle specifiche per l'acquisto di mezzi filtranti in tessuto non tessuto

Peso areale (g/m²) — un peso maggiore fornisce una maggiore profondità per la ritenzione del particolato e generalmente un'efficienza più elevata, ma aumenta la caduta di pressione. Tipico materiale filtrante industriale: 400–700 g/m².

Spessore (mm) — determina la profondità disponibile per la penetrazione della polvere e la capacità di trattenimento. Relativo al peso areale ma influenzato anche dall'arricciatura delle fibre e dalla densità dell'agugliatura.

Permeabilità all'aria (L/m²/s o CFM/ft²) a pressione standard — la resistenza al flusso del mezzo pulito. Una maggiore permeabilità significa una minore caduta di pressione attraverso il filtro pulito, che è importante per l’efficienza energetica ma deve essere bilanciata con l’efficienza della filtrazione.

Efficienza di filtrazione (%) a dimensione delle particelle definita — quale percentuale di particelle di dimensioni definite viene trattenuta dal mezzo in condizioni di prova standardizzate. Per i depolveratori industriali, il riferimento è la norma EN ISO 11057 (test dei mezzi filtranti per applicazioni a getto di impulsi) o test equivalenti.

Tipo di fibra e intervallo di temperatura operativa — deve corrispondere al flusso di gas o alla chimica del liquido e alla temperatura dell'applicazione.

Trattamento superficiale — bruciatura (trattamento termico della superficie per sciogliere e levigare le estremità delle fibre superficiali, riducendo la resistenza superficiale e migliorando il rilascio di polvere), calandratura (pressatura della superficie piatta per una migliore filtrazione superficiale), laminazione della membrana in PTFE (per la massima efficienza e prestazioni di rilascio della polvere) o trattamento antistatico (per applicazioni con polvere combustibile).

Domande frequenti

Qual è la differenza tra feltro e non tessuto agugliato nella filtrazione?

Nella terminologia della filtrazione industriale, il tessuto filtrante "feltro" e il "non tessuto agugliato" si riferiscono essenzialmente allo stesso tipo di materiale: entrambi sono prodotti aggrovigliando meccanicamente le fibre in fiocco tramite agugliatura. Il termine "feltro" è stato storicamente utilizzato per materiali agugliati più spessi e densi utilizzati in applicazioni industriali pesanti (in particolare sacchetti filtranti e filtri pressa), mentre "non tessuto" è stato il termine più ampio che copre l'intera gamma di prodotti agugliati da leggeri a pesanti. Nell'uso moderno, i due termini sono ampiamente intercambiabili per i media filtranti industriali e le specifiche prestazionali specifiche (peso areale, tipo di fibra, permeabilità, trattamento superficiale) sono più informative del nome del prodotto.

Con quale frequenza è opportuno sostituire i sacchetti filtranti industriali agugliati?

La durata dipende dal carico di polvere dell'applicazione, dalla temperatura e dai prodotti chimici del gas, dalla frequenza e dalla pressione della pulizia a impulsi, dalle fibre e dalle specifiche di costruzione del sacco filtrante. Nelle normali applicazioni di raccolta delle polveri industriali con fibre e peso areale correttamente specificati, i maniche filtranti a getto di impulsi generalmente forniscono 1-3 anni di servizio continuo prima che sia necessaria la sostituzione. I segnali che indicano che è necessaria la sostituzione includono: aumento della caduta di pressione attraverso il filtro che non ritorna a livelli quasi puliti dopo un ciclo di pulizia a impulsi (che indica l'accecamento del supporto - penetrazione di particolato e blocco della profondità del supporto); fori o lacerazioni visibili nel sacchetto filtro (rilevabili dalle emissioni di particolato all'uscita dell'aria pulita); o collasso del sacco filtrante dovuto all'affaticamento strutturale dovuto a ripetuti cicli di pulizia a impulsi. Seguire un programma di sostituzione preventiva basato sulle raccomandazioni sulla durata di servizio del produttore del filtro, anziché ricorrere a guasti catastrofici, riduce al minimo i tempi di fermo non pianificati ed evita la penetrazione del particolato.

È possibile pulire e riutilizzare i media filtranti in tessuto non tessuto agugliati nella filtrazione dei liquidi?

I sacchetti filtranti in tessuto non tessuto agugliati per la filtrazione dei liquidi a volte possono essere puliti e riutilizzati, a seconda dell'applicazione e della natura del particolato filtrato. Per particolato relativamente secco e non adesivo in liquidi relativamente puliti, il lavaggio del sacchetto filtro con liquido pulito, il capovolgimento e l'agitazione o l'utilizzo di un risciacquo a bassa pressione possono rimuovere il particolato catturato e ripristinare la capacità di flusso utilizzabile. Tuttavia, il ripristino completo dell'efficienza di filtrazione originale e della resistenza al flusso secondo le specifiche del nuovo sacco è raramente ottenibile attraverso la pulizia: rimarranno parte del particolato trattenuto e dell'accecamento delle fibre. Per le applicazioni di filtrazione critiche in cui è necessario mantenere un'efficienza nominale costante o per le applicazioni che coinvolgono particelle adesive, rivestite di olio o chimicamente reattive che resistono alla pulizia, la sostituzione monouso è la pratica standard. L'idoneità alla pulizia e al riutilizzo deve essere verificata per ogni specifica applicazione prima di adottarla come pratica di manutenzione.

Media filtrante non tessuto da Changshu Mingyun Hongshun

Changshu Mingyun Hongshun Prodotti non tessuti Co., Ltd. , Changshu, Jiangsu, produce materiali filtranti in tessuto non tessuto agugliati per applicazioni di raccolta polveri industriali, filtrazione di liquidi e filtrazione dell'aria. I tipi di fibre disponibili includono poliestere, polipropilene, PPS, P84 e PTFE. Grammature reali da 200 g/m² a 1.000 g/m². Le opzioni di trattamento superficiale includono bruciatura, calandratura e laminazione della membrana in PTFE. Sono disponibili rotoli di tessuto per sacchi filtranti e sacchi filtranti finiti per sistemi di depolverazione a getto di impulsi, agitatore e ad aria inversa. Specifiche personalizzate in base alle esigenze del cliente. Produzione OEM/ODM per produttori di filtri e integratori di sistemi.

Contattaci con i dettagli del flusso di gas o liquidi della tua applicazione, la temperatura operativa, il tipo e la concentrazione di polvere e l'efficienza di filtrazione richiesta per ricevere consigli e prezzi sui media filtranti.

Prodotti correlati: Materiale filtrante non tessuto | Tessuto non tessuto per interni di automobili | Sentito | Tessuto non tessuto agugliato funzionale | Tessuti non tessuti medici