神奇的紡織過(guò)濾材料

文/Corrie Pelc譯/何帆

紡織材料在保護(hù)人類健康方面大有可為，例如，你在家里或汽車上呼吸的空氣可能就是透過(guò)由紡織品做成的過(guò)濾設(shè)備凈化的。同樣，紡織品也可用于水過(guò)濾系統(tǒng)，它們能夠在你擰開(kāi)水龍頭之前將雜質(zhì)清除干凈。

紡織品在空氣和水過(guò)濾中起到的重要作用是毋庸置疑的，專家認(rèn)為，紡織品在這方面還有巨大潛力有待挖掘。根據(jù)BBC的研究報(bào)告，全球非織造布過(guò)濾產(chǎn)品市場(chǎng)在2010年為25億美元，2015年這一數(shù)值將增長(zhǎng)至35億美元。除此之外，2014年，市場(chǎng)透明度研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的報(bào)告稱全球過(guò)濾產(chǎn)品市場(chǎng)估值在2011年時(shí)大約為481美元，到2018年將增長(zhǎng)到771美元。

“紡織過(guò)濾材料的好處之一是當(dāng)我們對(duì)聚合物和新的凈化過(guò)程有新認(rèn)識(shí)的同時(shí)總能不斷開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品。”利茲大學(xué)紡織技術(shù)中心纖維和植物的功能化研究小組組長(zhǎng)Parikshit Goswami說(shuō)，“這是一個(gè)令人興奮的領(lǐng)域，如果我們能不斷開(kāi)發(fā)出新的織物，這個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)還將繼續(xù)增長(zhǎng)。”

紡織過(guò)濾材料的優(yōu)勢(shì)

為什么說(shuō)用紡織品生產(chǎn)過(guò)濾材料是一個(gè)不錯(cuò)的選擇呢？德國(guó)巴斯夫公司非織造布市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Pamela Lawler說(shuō)，織造和非織造纖維具有多種多樣的不同特性，如過(guò)濾效率、耐化學(xué)及耐熱性、滲透性、強(qiáng)度以及耐久性等。

Goswami說(shuō)，非織造布用于生產(chǎn)過(guò)濾產(chǎn)品已經(jīng)非常成功了，許多網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和粘結(jié)工藝被開(kāi)發(fā)出來(lái)可以生產(chǎn)過(guò)濾材料?！袄?，不同的纖維結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生不同的孔隙度，所以如果我們?cè)敢?，可以改變織物X-Y軸甚至Z軸的參數(shù)?！彼忉屨f(shuō)。

通過(guò)定制非織造纖維孔隙大小、結(jié)構(gòu)可以降低壓力，前Ahlstrom公司過(guò)濾產(chǎn)品經(jīng)理Ina Parker說(shuō)。紡織過(guò)濾材料相當(dāng)于一個(gè)屏障，能夠讓空氣和水透過(guò)，同時(shí)阻擋一些微粒，最終產(chǎn)生一個(gè)降壓?！爱?dāng)紡織過(guò)濾纖維將細(xì)小的微粒過(guò)濾掉時(shí)，它對(duì)其他介質(zhì)的阻力卻很小?！彼f(shuō)，“當(dāng)我們用紡織過(guò)濾材料過(guò)濾0.4微米大小的粒子時(shí)，仍然能使氣流以較高速率通過(guò)，不會(huì)引起壓力迅速下降?！?/p>

織物使用的纖維同樣會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。美國(guó)Testori公司生產(chǎn)用于過(guò)濾產(chǎn)品的織造及非織造纖維。該公司總裁Clinton Scoble說(shuō)，紡織品由合成纖維，包括聚丙烯、玻璃纖維、芳綸纖維、聚四氟乙烯等，有些材料對(duì)溫度有限制，有些具有抗化學(xué)腐蝕性，它們使產(chǎn)品具有了不同特性。

然而，用紡織品生產(chǎn)過(guò)濾材料也有潛在的缺陷，例如，纖維結(jié)構(gòu)有可能破裂，這對(duì)紡織品生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。“一旦纖維結(jié)構(gòu)破裂，所有污垢就會(huì)傾瀉而出，這比不用過(guò)濾產(chǎn)品還要糟糕?！盤arker解釋說(shuō)。

Lawler說(shuō)，有些過(guò)濾產(chǎn)品必須安裝在高溫環(huán)境中，而非織造纖維是無(wú)法承受高溫的?！吧a(chǎn)者試圖用聚合物替代品生產(chǎn)用于高溫的過(guò)濾材料，”她解釋說(shuō)。同樣，在一些情況下，用非織造布生產(chǎn)過(guò)濾材料時(shí)需要將它進(jìn)行褶皺，這就需要用鋼絲為其做支撐。生產(chǎn)者們正在用不同聚合物或混合物生產(chǎn)具有自支撐功能的非織造材料。

此外，Goswami說(shuō)，因?yàn)樗x纖維種類的緣故，用紡織品生產(chǎn)的過(guò)濾產(chǎn)品往往質(zhì)量太輕，但這些問(wèn)題都可以通過(guò)改進(jìn)過(guò)濾器的設(shè)計(jì)來(lái)解決。例如，可以通過(guò)將低重量纖維疊加生產(chǎn)具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料?！氨M管困難重重，但我們總能找到解決辦法?！彼f(shuō)。

空氣凈化器

北卡羅萊納州立大學(xué)紡織學(xué)院紡織工程技術(shù)項(xiàng)目主任Warren Jasper教授說(shuō)，目前市場(chǎng)上利用靜電吸附原理去除花粉、灰塵以及其他致敏物質(zhì)的家用空氣凈化器非常暢銷。有哮喘或?qū)櫸锕愤^(guò)敏的人非常有必要用凈化器將這些致敏顆粒去除，這也是它流行的原因。

Parker說(shuō)，隨著生活質(zhì)量提高，人們?cè)絹?lái)越注重室內(nèi)空氣質(zhì)量，希望遠(yuǎn)離“大樓病綜合癥”，尤其在亞洲和歐洲，他相信這種趨勢(shì)也會(huì)在北美出現(xiàn)。大樓病綜合癥由糟糕的戶外空氣和難以改造安裝通風(fēng)系統(tǒng)的舊大樓造成，所以通常人們會(huì)購(gòu)買室內(nèi)空氣凈化器。

空氣凈化市場(chǎng)的另一個(gè)趨勢(shì)是個(gè)人呼吸面罩變得越來(lái)越流行，Jasper說(shuō)，尤其在亞洲銷量很好，人們會(huì)戴上它防止疾病傳播?，F(xiàn)在，生產(chǎn)商們正在努力將這種面罩設(shè)計(jì)得更加便于使用，佩戴更舒適?！耙_保較好的過(guò)濾效果必須提高面罩的密封性，所以生產(chǎn)商們正試圖為客戶定制過(guò)濾產(chǎn)品，同時(shí)提高其舒適性，這樣才能確保它真正有效。”

“化工、金屬、食品加工企業(yè)所需的空氣凈化器必須更耐用，更高效。因?yàn)樗麄兊墓ぷ鳝h(huán)境中會(huì)產(chǎn)生更加細(xì)小的微粒，所以30年前我們使用的過(guò)濾材料已經(jīng)不夠用了，我們需要更加高效的材料?！盨co?ble說(shuō)。

凈水器

對(duì)于飲用水的需求已經(jīng)擴(kuò)展到世界范圍，水資源循環(huán)利用已經(jīng)成為趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)的水循環(huán)處理，干凈的飲用水在發(fā)展中國(guó)家尤為重要，通過(guò)將飲用水過(guò)濾能夠防止疾病傳播，這是所有凈水器最首要的功能。

在水凈化領(lǐng)域還有一個(gè)趨勢(shì)，就是將能源開(kāi)采如石油、天然氣開(kāi)采過(guò)程中使用的水資源進(jìn)行循環(huán)利用?！霸陂_(kāi)采過(guò)程中需要泵入大量的水將這些能源取出，”Paker說(shuō)，“用水量巨大，但它們被污染得相當(dāng)嚴(yán)重，所以如何將這些水凈化還有很多工作可做?！?/p>

耐用型紡織過(guò)濾產(chǎn)品在污水處理方面非常高效，污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中可以連續(xù)作業(yè)，無(wú)需關(guān)閉系統(tǒng)。

展望未來(lái)

專家認(rèn)為紡織過(guò)濾材料在空氣和水過(guò)濾市場(chǎng)上還有巨大潛力可挖，越來(lái)越多的領(lǐng)域有待開(kāi)發(fā)。盡管使用納米纖維進(jìn)行過(guò)濾方面還有許多難題沒(méi)有克服，智能織物的潛力巨大。“如果一款智能織物能夠提醒你周圍存在有害化學(xué)物質(zhì)或環(huán)境溫度過(guò)高，這種織物一定具有巨大的開(kāi)發(fā)價(jià)值?！盨coble說(shuō)。

在北卡羅來(lái)納州立大學(xué)，Jasper正在研究紡織過(guò)濾材料的新用途，在紡織過(guò)濾材料中嵌入可以產(chǎn)生高電壓的電極，產(chǎn)生的電壓可以消滅捕獲的細(xì)菌和病毒為過(guò)濾材料表面消毒。同時(shí)，為過(guò)濾材料表面通電可以提高吸附效率，降低壓力下降速率?！拔覀?cè)谶@一領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些令人鼓舞的成績(jī)，但還有許多工作需要開(kāi)展?！盝asper說(shuō)。

感謝所有新產(chǎn)品和新趨勢(shì)，我們堅(jiān)信，紡織品過(guò)濾材料在空氣和水凈化方面有一席之地，并且存在著巨大市場(chǎng)有待開(kāi)發(fā)。