تشریح مدیای فیلتراسیون بی بافت

مقدمه

مدیای فیلتراسیون بی بافت (Nonwoven Filter Media) انقلابی در صنعت فیلتراسیون ایجاد کرده است و جایگزین مناسبی برای نسل‌های قدیمی‌تر فیلترها، به ویژه در صنایعی مانند خودروسازی، شده است. این مدیای فیلتراسیون بی بافت با بهره‌گیری از ساختار الیافی منحصربه‌فرد خود، امکان دستیابی به راندمان بالا، طول عمر بیشتر و بهینه‌سازی هزینه‌ها را فراهم می‌آورد. در این مقاله، به بررسی عمیق‌تر این فناوری و انواع آن خواهیم پرداخت.

تعریف منسوجات بی بافت

برای تعریف منسوجات بی بافت (Nonwoven Filter Media)، لازم است توضیح مختصری در مورد چگونگی شکل‌گیری این نوع از لایه‌ها یا مدیای فیلتر ارائه دهیم. در منسوجات بی بافت، بر خلاف پارچه‌های بافته شده، الیاف (چه طبیعی و چه مصنوعی) به صورت تار و پود بافته نمی‌شوند؛ بلکه این الیاف به صورت جداگانه و در اشکال مختلف، روی یکدیگر یا در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. بنابراین، برای توضیح منسوجات بی بافت می‌توان گفت: صفحاتی انعطاف‌پذیر که در آن‌ها الیاف با خواص مختلف، به صورت متمرکز یا غیرمتمرکز، در کنار و یا روی یکدیگر با ضخامت‌های گوناگون ساخته می‌شوند.

عناصر دیگری هم در شکل‌گیری این صفحات انعطاف‌پذیر نقش دارند؛ مانند رنگ‌دانه‌ها، آب، رزین‌های مختلف، افزودنی‌های گوناگون و غیره. هدف از این ترکیبات، ساخت مدیایی است که بتواند فرآیند فیلتراسیون را بهینه‌تر و دقیق‌تر انجام دهد.

همواره در صنعت، به دنبال مدیایی هستیم که قابلیت‌های بهتر و بالاتری داشته باشد و بتوان در آن، ویژگی‌هایی مانند راندمان، هزینه، استحکام، طول عمر و سهولت در فرآیند را بهینه کرد. در برخی موارد، لایه‌های خوب با افت فشار بالایی در سیال مواجه می‌شوند که نیاز به استفاده از یک محرک فیزیکی یا شیمیایی برای از بین بردن اختلاف فشار ایجاد می‌کند.

به همین دلیل، امروزه بیش از 50 درصد لایه‌های موجود به سمت مدیاهای بی بافته (Nonwoven) در حال گسترش هستند؛ چرا که در فرآیند ساخت آن‌ها می‌توان عوامل مهم و تأثیرگذار لایه (که در بالا ذکر شد) را تحت کنترل قرار داد.

صنعت خودرو نیز از این قاعده مستثنی نیست. امروزه مشاهده می‌شود که مدیاهای جدید، جای خود را به نسل گذشته لایه‌های کاغذی داده‌اند. در ادامه این مقاله، به بررسی خواص و ویژگی‌های این لایه‌ها خواهیم پرداخت.

۱. طبقه بندی منسوجات بی بافت (Nonwoven Filter Media Classification)

منسوجات و مدیاهای بی بافت، بر اساس نوع فرآیند شکل‌گیری و ساخت، به دو گروه کلی “خشک” و “مرطوب” طبقه‌بندی می‌شوند. تمایز ساده این دو گروه در این است که در گروه خشک، فرآیند، پردازش و شکل‌گیری شبکه‌ها در میان هوای گرم، دمای بخار یا دمای ذوب صورت می‌گیرد؛ در حالی که در گروه مرطوب، فرآیند و پردازش شبکه‌ها و تشکیل آن‌ها به وسیله آب، مواد شیمیایی، رزین‌ها و افزودنی‌های شبکه‌دار انجام پذیرد.

الف) فرآیندهای تولید منسوجات بی بافت به روش خشک:

در فرآیند خشک، 5 گروه اصلی وجود دارد:

1. هوا خشک (Air-laid)
2. خمیر یا لایه خشک (Dry-laid)
3. فرآیند چرخشی (استوانه‌ای) (Bound-laid)
4. ذوب شونده (Melt-blown)
5. الکترواسپان (ذوب ریسی چرخشی) (Electro-spun)

برای انتخاب یک مدیای مناسب، باید پارامترهای مختلفی را در نظر گرفت. از جمله نکات مهم در انتخاب پارامترهای مدیا، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دبی (Flow Rate) و شدت جریان سیکل
• قابلیت عبور مدیا
• راندمان (Efficiency)
• سایز و ابعاد
• اندازه ذرات موجود در سیال

با داشتن اطلاعات جامع در مورد این پارامترها (به طور مثال، با داشتن ابعاد تقریبی ذرات)، می‌توان گروه مدیای مناسب را تا حدودی تعیین کرد.

نکته مهم در روش خشک: برای تهیه مدیای بی بافت در گروه خشک، لازم است از روش‌های شیمیایی و اضافه کردن رزین‌های پایه آب یا لاتکس به روش‌های مختلف استفاده شود تا وب‌ها (Webs) و صفحات فیلتر تشکیل شوند. سپس، با حرارت دادن، آن‌ها را خشک می‌کنند. برخی از این روش‌ها عبارتند از: اسپری کردن، فشار و ضرب قالب، روش کف و پیوند تسمه‌ای، لایه محافظ و جداره و نقاط اتصال.

ب) فرآیندهای تولید منسوجات بی بافت به روش مرطوب:

در روش‌های مرطوب نیز، نقش رزین‌ها و نوع آن‌ها در عملکرد مدیا بسیار مهم است که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

باید توجه داشت هر فیلتری که در آن عامل تصفیه و مدیای آن را به شکل و نام کاغذ می‌شناسید، به روش مرطوب تهیه می‌شود که بیشترین سهم را در تولید فیلترهای کارتریجی دارد. الیافی همچون چوب (در گروه الیاف طبیعی) و الیافی همچون پلی‌استر، نایلون، ریون، فیبر شیشه، کولار و نومکس (در گروه الیاف مصنوعی) بیشترین سهم را در فیلترهای امروزی (مخصوصاً در فیلترهای خودرو) دارند.

یکی از مهم‌ترین بخش‌های تولید لایه بی بافت، افزودن رزین و محلول‌های شیمیایی به دوغاب پالپ ذرات ریز الیاف با آب است. این رزین‌های کاتیونی جذب الیاف آنیونی شده و باعث ایجاد شبکه‌ها و پیوندهای محکم وب یا کاغذ می‌شوند. انواع رزین‌های موجود در بازار، با توجه به چگونگی کاغذ، جهت استفاده در فیلتر انتخاب می‌شوند. به طور مثال، برای کاغذهای فیلتر هوا، از رزین‌های سبک‌تر مانند آکریلیک و برای فیلتر روغن، از رزین فنولیک (که در برابر آب هم مقاوم‌تر است) استفاده می‌کنند.

۲. لایه ها و مدیای ترکیبی (Composite Filter Media)

یکی از مهم‌ترین نقاط قوت فیلترهای با لایه بی بافت، استفاده از روش ترکیبی و چند لایه است. چند نمونه از این لایه‌ها را می‌توان به صورت کوتاه نام برد:

• مدل اسپان باند ملت بلون – اسپان باند (SMS): شامل یک لایه بیرونی نازک، یک لایه ضخیم میانی و یک لایه نازک بیرونی. در این روش، یک فیلترینگ اولیه سبک انجام می‌شود و سپس سیال به لایه ضخیم اصلی می‌رسد و لایه آخر نقش نگهدارنده دارد.

می‌توان حتی از لایه‌های متفاوت استفاده کرد که لایه اول آب را بگیرد، لایه دوم مخصوص ذرات روغن باشد و لایه آخر برای ذرات اکسیدی زیر 10 میکرون باشد. گستردگی لایه‌های بی بافت و خواص آن‌ها، دست شما را برای ساخت هرگونه فیلتری برای سیکل کاری باز گذاشته است.

۳. چگونگی ترکیب لایه‌ها

روش‌های مختلفی برای ترکیب لایه‌ها وجود دارد:

1. لمینیت کردن و روکش‌دار کردن لایه‌ها روی یکدیگر به وسیله راه‌هایی مثل چسباندن، پیوند حرارتی یا پیوند مغناطیسی.
2. در هم آمیختن و فشردن دولایه روی یکدیگر به روش پانچ سوزنی یا هیدروانتنگلمنت (Hydroentanglement).
3. ترکیب چند لایه خیس و سپس خشک کردن آن.
4. گذاشتن یک لایه ضخیم بیرونی به عنوان محافظ لایه‌های درونی.
5. تولید روش چند لایه مولتی به روش کلارک (SMS) (اسپان باند – ملت بلون – اسپان باند) در هنگام تولید روی یکدیگر.

همیار تجارت فرتاک به عنوان بزرگ‌ترین واردکننده انواع فیلترهای اصلی ماشین‌آلات معدنی و راه‌سازی، به مشتریان خود در ارائه محصولات با کیفیت و خدمات مطلوب افتخار می‌کند. برای اطلاعات بیشتر درباره فیلترها، می‌توانید به مقاله تخصصی فیلتر مراجعه کنید. همچنین برای آشنایی بیشتر با زمان و تناوب تعویض فیلتر موتورهای کاترپیلار، پیشنهاد می‌کنیم که به مقاله زمان و تناوب تعویض فیلتر موتورهای کاترپیلار سری بزنید. در نهایت، برای خرید فیلترهای با کیفیت می‌توانید به صفحات فیلتر دونالدسون و فیلتر ساکورا نیز مراجعه کنید.