纳米纤维过滤技术的挑战与机遇

 行业新闻     |      2021-03-15    |    点击数:136

对于过滤行业,纳米纤维的前景一直是在降低阻力的同时提高过滤效率的能力。目前的挑战是如何以经济有效的方式大规模生产纳米纤维,从而使其得到更广泛的应用。

1.纳米纤维

 

 

    纳米纤维,顾名思义,是指在纳米范围内的纤维。对于过滤行业,纳米纤维的前景一直是在降低阻力的同时提高过滤效率的能力。目前的挑战是如何以经济有效的方式大规模生产纳米纤维,从而使其得到更广泛的应用。

 

    根据Vijayakumar博士的说法,为了真正实现过滤效率的提高和阻力的降低,纳米纤维的尺寸需要在~100nm范围内。纳米纤维生产商一直在努力生产这种在数量和价格上都有良好商业意义的纤维,但想大规模应用仍有不小难度。因此,如今的纳米纤维过滤介质常被用作其他传统介质的附加层。虽然这确实在过滤效率和降压方面提供了一些好处,但它并没有实现纳米纤维作为独立过滤介质的全部潜力。一个例外是在高端HEPA和ULPA滤料领域,它们已经成功地使用了(或接近)纳米尺寸的纤维几十年。纳米纤维最常见的生产方法是静电纺丝,它通常涉及到在纵向电场中通过液体聚合物射流形成纳米纤维。

 

   

 

   

2.纳米纤维过滤技术的挑战和机遇

    值得注意的是,COVID-19大流行为一些用于口罩过滤介质的纳米纤维生产商创造了机会。由于许多国家在熔喷过滤介质领域面临供应短缺,纳米纤维帮助满足了部分产能需求。

 

    NXTNANO是俄克拉荷马州克莱尔莫尔的一家纳米纤维生产商,随着COVID-19大流行的爆发,该公司进入了口罩过滤滤材市场。

 

    NXTNANO的销售和市场总监安迪·麦克道尔(Andy McDowell)说:“当我们第一次看到(口罩)市场时,我们认为现有的技术可能已经足够好了,它是一种商品化的产品。”“其中的大多数厂家都是100%实现一条龙生产的——他们自己制作口罩,但他们也自己制作纺粘和熔喷材料——所以我们不认为这是一个有吸引力的市场。”“而新冠肺炎改变了这一切。”

 

    目前NXTNANO正在生产15种不同的口罩滤材,根据客户在效率、口罩类型和生产技术(热成型、超声波焊接等)方面的需求,NXTNANO可以提供特定的纳米纤维材料解决方案。

 

 

    

3.纳米纤维滤材

    据麦克道尔介绍,NXTNANO的hyperr纺丝生产工艺每年可生产约1.5亿平方米的1级口罩滤材。作为静电纺丝的衍生物,hyperr纺丝工艺允许NXTNANO生产更多和更细的纤维,拥有比市场上的其他纳米纤维材料更好的结合能力。它还允许同时自旋多个聚合物。“你看到的所有关于静电纺丝的一般性问题,我认为我们已经很好地解决了;特别是对于吞吐量、可控性和正常运行时间”麦克道尔说。

 

    麦克道尔表示,目前NXTNANO的纳米纤维滤材最常用来作为最终过滤层,与静电材料一起使用。“我真的很喜欢将纳米纤维与静电技术相结合。我们正在运行的几个N95项目是作为最终的效率层。静电材料在测试中确实很吃力,但当你把纳米纤维放在(带电介质)后面时,它几乎会中和它;你实际上会在效率曲线上得到提高,因为我们能够建立灰尘覆层而不是让带电纤维涂层失去静电。”

 

    麦克道尔看好未来2-3年纳米纤维口罩的市场,NXTNANO的生产线目前正在从三条扩展到五条,以满足口罩材料的需求。