過濾紡織品深耕細作

文/ 陳南陽

過濾與分離用紡織品向環保化、節能、性能提升、價值創造等多方向進步

當 前，中國過濾與分離用紡織品已經成為科技研發及市場拓展最為活躍的領域之一。據中國產業用紡織品行業協會統計，其過濾紡織品會員企業在去年的研發費用比上一年增加了15.4%；而產品出口則首次超過1 億美元，同比增長27%。

不過，相比于發達國家，中國過濾與分離用紡織品在研發深度、市場開拓等方面尚存在著一定的差距。

據美國過濾與分離協會（AFS）的分類法，過濾與分離行業共有34 個子行業，其中屬于過濾介質的有10 個子行業。在這10 種過濾介質中，屬于紡織品范疇的有無紡布、單絲/多絲布、濕法無紡布等；從廣義上來講，過濾與分離紡織品還應包括膜材料。而在其他24 個子行業中，屬于紡織行業或與之相關的還有濾袋、過濾氈、過濾紡織品機械等。

在各個子行業中，過濾與分離用紡織品的技術研發與應用拓展正沿著環保化、節能、性能提升、價值創造等多方向進行深耕細作。環保化

環保化是過濾與分離紡織品發展的重要動力之一。實際上，許多傳統過濾材料在生產與使用上也未必環保。如上所述，過濾介質有10 個類別，某些類型的過濾介質在生產、使用與廢棄物處理中會造成對環境的巨大傷害。在這些方面，過濾紡織品往往可以成為理想的環保替代材料。

以食品飲料行業的過濾材料為例。硅藻土是一種非常重要的過濾介質，特別在啤酒的生產上有著廣泛的應用。全球啤酒生產每年要消耗硅藻土35 萬噸以上，而中國的啤酒制造業僅在2014年就消耗了近10萬噸硅藻土。最新的研究表明，無論采用農業再利用還是填埋方法，硅藻土廢棄物對環境及人體都會產生相當大的危害。因此，預計歐盟及其他發達國家將很快宣布硅藻土濾材為危險廢棄物。

了解到這一些趨勢，紡織企業在專業的市場及技術咨詢公司的輔助下，已經進行了大量的過濾紡織品應用領域拓展的市場研究，在此基礎上制定了應用拓展計劃，同時展開了相應的技術研發工作。其中，德國Kelheim纖維公司與大型飲料機械生產商Krones 合作，研究出利用可降解的粘膠纖維替代硅藻土應用在啤酒及飲料過濾上的方法。通過對粘膠纖維的功能優化及改性以及提升纖維濾餅制造工藝，這兩家公司的研究已經證明其粘膠纖維濾材完全可以成為硅藻土在酒水飲料過濾生產中的優秀替代品。

另一方面，為了在環保方面具有長遠的國際競爭力，過濾與分離紡織品企業自身也需要在清潔生產方面作出努力。和許多其他德系粘膠纖維企業（包括二戰后遷至奧地利的蘭精）一樣，Kelheim 也在治理粘膠“三廢”、實施清潔生產和循環經濟方面取得了巨大的成功。在美國，高分子材料供應商也為過濾紡織品企業提供了許多低“碳足跡”的選擇。有些產品不但綠色環保，而且性能優異。例如，Natureworks 的最新Ingeo 生物聚合物系列可以為纖維及無紡布生產者提供低收縮、快速結晶及高熔點的原料。在部分測試中，以Ingeo 原料制成的無紡布具有極好的氣體低壓差（air press drop），和普通的聚丙烯無紡布比較，可以大大節省氣體過濾系統中風機的能源消耗，從而大幅節省用戶的成本。同樣，紡織濾布在其他類型的過濾介質的環保性替代上也具有極大的潛力。沿著環保方向“深耕”下去，紡織企業將獲得更多的市場應用機會。

節能

節能是過濾與分離紡織品研究的另一個重要研究方向。在新材料領域，類似石墨烯膜等超納米濾孔材料的探索已經為液體過濾提供了未來可能最為有效的低能耗解決方案。以海水淡化行業為例，當前淡水資源面臨著全球性的短缺，而目前廣泛使用的海水淡化技術只能滿足一小部分的增長需求。制約海水淡化行業發展的一個重要因素是傳統反滲透膜在過濾過程中的高能耗問題，因為高能耗產生了高成本。而孔徑控制在0.7nm~1.0nm 的石墨烯膜完全可以在低壓環境下完成海水淡化的過程。一旦該產品實現大規模的商業化生產及成熟應用，海水淡化行業將實現飛躍性的發展。

節能不僅僅是先進新材料研究的目標，還是市場上成熟過濾紡織品性價比提升的重要方向。以袋式除塵為例，過濾介質性能的提升將直接減少除塵過程中的能耗。在考慮不同的溫度、酸堿度、濕度等條件應用下，袋式除塵過濾介質有P84、芳綸、聚氟乙烯、滌綸等眾多選擇。作為應用最為廣泛的經濟材料之一，滌綸紡織品在許多情況下是考慮功能、壽命、性價比等綜合條件下的最佳平衡選擇，而其性能的提升，將使袋式除塵的能耗大為降低。例如，美國某水刺滌綸無紡布產品因其良好的孔徑控制及均勻度，具有極好的表面負荷能力與氣體低壓差。因而，相比于普通的滌綸濾布，該水刺滌綸無紡布在袋式除塵系統中，可以節約高達40%的能耗。

性能提升

而過濾紡織品性能在細節上的改進，可以大大提高其應用性能與性價比。在上述水刺滌綸無紡布的應用中，由于其孔徑及均勻度的優勢，在重量減輕1/3 的情況下，其PM2.5 的過濾能力可以比普通滌綸濾布提高30%以上。同時，由于其極好的表面負荷能力，該水刺滌綸濾布的使用壽命是普通滌綸濾布的2 倍到3 倍，從而大大降低了濾材替換的材料成本及操作費用。更進一步，濾布使用壽命的提高也可以大幅減少濾布廢棄物產生的環境壓力及處理成本。紡織企業的“細作”是細節上的改進和完善，這可以使產品性能得到大幅度的提升，從而提高了產品的附加值及市場競爭力。

此外，過濾與分離紡織品的“細作”還集中于紡織材料復合、膜復合、膜結構、正負離子層復合等方面。另一方面，高性能過濾紡織品的生產也依賴于紡織機械技術的提升。歐洲和美國的紡織機械企業在過濾紡織品如濾袋、過濾氈、過濾帶的生產、以及過濾布加工工藝如褶裥加工已經進行了大量研究并取得了不少突破，為過濾紡織品生產企業提供了多種高性能、高質量、柔性、高性價比的生產解決方案。

價值創造

上述環保、節能、性能提升本身就是價值創造的過程，而過濾紡織材料的研發也在其他方面為不同產業創造新的價值。

例如，新型膜材料諸如有機金屬骨架（MOF）應用在某些石油化工產品的分離上，將有可能大幅降低多種石化及能源產品的生產成本，從而深刻改變能源產業的總體格局。