文/ 陳南陽

過濾與分離用紡織品向環(huán)?；?、節(jié)能、性能提升、價值創(chuàng)造等多方向進步

當(dāng) 前，中國過濾與分離用紡織品已經(jīng)成為科技研發(fā)及市場拓展最為活躍的領(lǐng)域之一。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，其過濾紡織品會員企業(yè)在去年的研發(fā)費用比上一年增加了15.4%；而產(chǎn)品出口則首次超過1 億美元，同比增長27%。

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

據(jù)美國過濾與分離協(xié)會（AFS）的分類法，過濾與分離行業(yè)共有34 個子行業(yè)，其中屬于過濾介質(zhì)的有10 個子行業(yè)。在這10 種過濾介質(zhì)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(yīng)包括膜材料。而在其他24 個子行業(yè)中，屬于紡織行業(yè)或與之相關(guān)的還有濾袋、過濾氈、過濾紡織品機械等。

在各個子行業(yè)中，過濾與分離用紡織品的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用拓展正沿著環(huán)?；?、節(jié)能、性能提升、價值創(chuàng)造等多方向進行深耕細(xì)作。環(huán)?；?/p>

環(huán)保化是過濾與分離紡織品發(fā)展的重要動力之一。實際上，許多傳統(tǒng)過濾材料在生產(chǎn)與使用上也未必環(huán)保。如上所述，過濾介質(zhì)有10 個類別，某些類型的過濾介質(zhì)在生產(chǎn)、使用與廢棄物處理中會造成對環(huán)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(huán)保替代材料。

以食品飲料行業(yè)的過濾材料為例。硅藻土是一種非常重要的過濾介質(zhì)，特別在啤酒的生產(chǎn)上有著廣泛的應(yīng)用。全球啤酒生產(chǎn)每年要消耗硅藻土35 萬噸以上，而中國的啤酒制造業(yè)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(nóng)業(yè)再利用還是填埋方法，硅藻土廢棄物對環(huán)境及人體都會產(chǎn)生相當(dāng)大的危害。因此，預(yù)計歐盟及其他發(fā)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(yè)在專業(yè)的市場及技術(shù)咨詢公司的輔助下，已經(jīng)進行了大量的過濾紡織品應(yīng)用領(lǐng)域拓展的市場研究，在此基礎(chǔ)上制定了應(yīng)用拓展計劃，同時展開了相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)工作。其中，德國Kelheim纖維公司與大型飲料機械生產(chǎn)商Krones 合作，研究出利用可降解的粘膠纖維替代硅藻土應(yīng)用在啤酒及飲料過濾上的方法。通過對粘膠纖維的功能優(yōu)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(jīng)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(chǎn)中的優(yōu)秀替代品。

另一方面，為了在環(huán)保方面具有長遠(yuǎn)的國際競爭力，過濾與分離紡織品企業(yè)自身也需要在清潔生產(chǎn)方面作出努力。和許多其他德系粘膠纖維企業(yè)（包括二戰(zhàn)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(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟方面取得了巨大的成功。在美國，高分子材料供應(yīng)商也為過濾紡織品企業(yè)提供了許多低“碳足跡”的選擇。有些產(chǎn)品不但綠色環(huán)保，而且性能優(yōu)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(chǎn)者提供低收縮、快速結(jié)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(jié)省氣體過濾系統(tǒng)中風(fēng)機的能源消耗，從而大幅節(jié)省用戶的成本。同樣，紡織濾布在其他類型的過濾介質(zhì)的環(huán)保性替代上也具有極大的潛力。沿著環(huán)保方向“深耕”下去，紡織企業(yè)將獲得更多的市場應(yīng)用機會。

節(jié)能

節(jié)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(lǐng)域，類似石墨烯膜等超納米濾孔材料的探索已經(jīng)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(yè)為例，當(dāng)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(shù)只能滿足一小部分的增長需求。制約海水淡化行業(yè)發(fā)展的一個重要因素是傳統(tǒng)反滲透膜在過濾過程中的高能耗問題，因為高能耗產(chǎn)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(huán)境下完成海水淡化的過程。一旦該產(chǎn)品實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)及成熟應(yīng)用，海水淡化行業(yè)將實現(xiàn)飛躍性的發(fā)展。

節(jié)能不僅僅是先進新材料研究的目標(biāo)，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(zhì)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(yīng)用下，袋式除塵過濾介質(zhì)有P84、芳綸、聚氟乙烯、滌綸等眾多選擇。作為應(yīng)用最為廣泛的經(jīng)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(chǎn)品因其良好的孔徑控制及均勻度，具有極好的表面負(fù)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(tǒng)中，可以節(jié)約高達40%的能耗。

性能提升

而過濾紡織品性能在細(xì)節(jié)上的改進，可以大大提高其應(yīng)用性能與性價比。在上述水刺滌綸無紡布的應(yīng)用中，由于其孔徑及均勻度的優(yōu)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(fù)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(chǎn)生的環(huán)境壓力及處理成本。紡織企業(yè)的“細(xì)作”是細(xì)節(jié)上的改進和完善，這可以使產(chǎn)品性能得到大幅度的提升，從而提高了產(chǎn)品的附加值及市場競爭力。

此外，過濾與分離紡織品的“細(xì)作”還集中于紡織材料復(fù)合、膜復(fù)合、膜結(jié)構(gòu)、正負(fù)離子層復(fù)合等方面。另一方面，高性能過濾紡織品的生產(chǎn)也依賴于紡織機械技術(shù)的提升。歐洲和美國的紡織機械企業(yè)在過濾紡織品如濾袋、過濾氈、過濾帶的生產(chǎn)、以及過濾布加工工藝如褶裥加工已經(jīng)進行了大量研究并取得了不少突破，為過濾紡織品生產(chǎn)企業(yè)提供了多種高性能、高質(zhì)量、柔性、高性價比的生產(chǎn)解決方案。

價值創(chuàng)造

上述環(huán)保、節(jié)能、性能提升本身就是價值創(chuàng)造的過程，而過濾紡織材料的研發(fā)也在其他方面為不同產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造新的價值。

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