最近幾年，由于人們認識到納米纖維可以顯著提高各種濾材的過濾性能，納米纖維的研發(fā)取得了巨大的進步。納米纖維（直徑小于1微米的超細纖維）技術(shù)已經(jīng)問世了許多年。目前最常用的納米纖維生產(chǎn)工藝是靜電紡絲。

本文介紹了靜電紡絲工藝相對于納米涂層技術(shù)的缺點，還進一步討論了納米涂層在提高深度過濾性能和脈沖清灰能力方面的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的納米纖維技術(shù)

靜電紡絲是最常用的納米纖維生產(chǎn)工藝。該工藝要用到注射器、噴嘴、毛細管或活動發(fā)射器。這些設(shè)備提供的聚合物液體在高壓靜電場作用下被吸引到一個收集區(qū)內(nèi)。當聚合物溶液從發(fā)射器拉出時，經(jīng)過靜電區(qū)加速，最后通過溶劑揮發(fā)形成纖維。雖然靜電紡絲工藝在生產(chǎn)納米纖維時效率不低，但存在著缺點。

最初，對于工業(yè)化生產(chǎn)來說，靜電紡絲的生產(chǎn)效率非常低，增加了納米纖維的生產(chǎn)成本。靜電紡絲還會生產(chǎn)出大量的二維平面結(jié)構(gòu)纖維，缺乏深度或者說是沒有Z方向性。這種結(jié)構(gòu)適用于表面過濾，但不適用于深度過濾。靜電紡絲納米纖維通常比較脆弱，容易斷裂或從基材表面脫落。因此需要一種改進的納米纖維，克服目前的靜電紡絲納米纖維所存在的缺點。

新型納米纖維技術(shù)

相對于傳統(tǒng)的電紡工藝，一種新開發(fā)的無溶劑納米纖維涂層技術(shù)具有更大的靈活性、可控性和耐久性。

這種新的納米涂層通常由直徑為0.3-0.5微米的纖維制成，但有時纖維尺寸最高可達1微米。纖維的直徑分布和涂層厚度可以根據(jù)應(yīng)用需求的不同而靈活改變。這種納米纖維技術(shù)可以顯著改善濾材的過濾性能。

新的納米纖維層厚度在15-30微米之間，可以直接涂覆在過濾基材上。這種納米纖維涂層可以涂覆在各種無紡布基材上，例如玻纖、木漿紙或合成纖維，而電紡纖維需要依靠樹脂來粘結(jié)。納米纖維技術(shù)可以在基材上制備單層或雙層納米涂層，第二層可以采用相同或不同的聚合物制成。

過濾基材的成分由濾材的特定應(yīng)用決定，可以通過使用不同結(jié)構(gòu)的基材，達到所需的結(jié)構(gòu)性能，例如硬度、強度、打褶性和耐高溫性。

如前所述，支撐基材或底層材料可以根據(jù)目標應(yīng)用場合而改變。對于中型空濾、燃氣輪機、汽車空氣過濾和脈沖清灰應(yīng)用，大多選用木漿紙或合成纖維-木漿紙混合基材。在HVAC、液體過濾、汽車座艙空氣過濾和HEPA過濾中，支撐基材可以選用木漿紙、玻纖、合成纖維、紡粘和熔噴無紡布。

不同的納米纖維層可以根據(jù)應(yīng)用的需求涂布于濾材的不同位置上。例如，在汽輪機或重型空濾應(yīng)用中，納米纖維層可以放置在過濾基材的迎風面，以提高表面過濾性能。納米纖維層也可以放置在過濾基材的出風面，以提高深度過濾性能，捕獲介質(zhì)內(nèi)部的微粒。

納米纖維涂層濾材的應(yīng)用

納米纖維可以提高濾材的過濾性能。這種性能的改進可以在汽車進氣過濾、計算機硬盤驅(qū)動器的通風口過濾和高效過濾應(yīng)用中體現(xiàn)出來。對于汽車座艙空氣過濾器，微粒的去除關(guān)系著乘客的舒適性和健康。納米纖維在活動式和固定式發(fā)動機以及工業(yè)過濾應(yīng)用中可以改進過濾性能。

對于發(fā)動機、燃氣輪機和燃燒爐，去除空氣流中的顆粒是非常重要的，因為這些顆粒會導致內(nèi)部部件的重大損壞。另外，在其他場合，如氣體生產(chǎn)或汽車尾氣和工業(yè)廢氣中可能含有破壞性的顆粒物質(zhì)，去除這些顆?？梢员Ｗo下游的設(shè)備，將廢棄物對環(huán)境的污染降至最低。

這種新型的耐久性納米涂層也可用于自潔式或脈沖清灰過濾器。在濾材迎風面形成的灰餅可以利用反脈沖氣流除去，從而使濾材再生。

當脈沖回沖使濾材表面受到強力沖擊時，振動波從過濾器內(nèi)部穿過基材到達納米纖維層后，與基材粘結(jié)不強的納米纖維可能會因此剝離。新型納米纖維濾材與基材有很好的粘合性，且納米纖維涂層本身具有持久的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、更高的過濾效率和較低的壓降，使其在脈沖清灰應(yīng)用中具有較長的使用壽命和較高的效率。