Mezzi di filtrazione: vantaggi della tecnologia di rivestimento in nanofibra

Questo articolo, di John Wertz e Immo Schneiders di Hollingsworth & Vose, esamina i vantaggi di una nuova e avanzata tecnologia di rivestimento in nanofibre per i media di filtrazione rispetto al processo di elettrofilatura e introduce una tecnologia di nanofibre di prossima generazione appositamente progettata per migliorare i media di filtrazione.

La ricerca e lo sviluppo delle nanofibre hanno acquisito notevole importanza negli ultimi anni grazie alla maggiore consapevolezza della loro capacità di migliorare le prestazioni di varie forme di mezzi filtranti. La tecnologia delle nanofibre, ovvero la fabbricazione di fibre molto piccole, tipicamente con un diametro inferiore a 1 micron, è nota e praticata da molti anni. Attualmente, il processo più comunemente utilizzato per la produzione di nanofibre è il processo di elettrofilatura.

Questo articolo evidenzia gli svantaggi del processo di elettrofilatura rispetto a un nuovo processo, il rivestimento in nanofibra. Vengono ulteriormente discussi i vantaggi derivanti dall'utilizzo di un rivestimento in nanofibra nelle applicazioni di filtrazione per migliorare la filtrazione di profondità e la capacità di pulizia a impulsi.

Tecnologia tradizionale delle nanofibre

Uno dei metodi più importanti per produrre nanofibre è il metodo dell’elettrofilatura. Questo processo prevede l'uso di un ago ipodermico, un ugello, un emettitore capillare o mobile. Questi strumenti forniscono soluzioni liquide del polimero che vengono poi attratte in una zona di raccolta da un campo elettrostatico ad alta tensione. Quando il polimero disciolto e i solventi vengono estratti dall'emettitore e accelerati attraverso la zona elettrostatica, le fibre si formano attraverso un processo di evaporazione del solvente.

Sebbene l’elettrofilatura sia efficace per la produzione di nanofibre, presenta degli inconvenienti. Inizialmente, l’elettrofilatura è un processo molto lento per la produzione di nanofibre su scala commerciale, che aumenta i costi di produzione. L’elettrofilatura produce anche una struttura in gran parte bidimensionale priva di profondità o direzionalità z. Sebbene questa configurazione sia auspicabile per il carico superficiale, ha una capacità limitata per le applicazioni con carico in profondità. Le nanofibre elettrofilate tendono ad essere piuttosto deboli e possono essere facilmente danneggiate o spostate dal substrato. Permane la necessità di nanofibre potenziate che superino le carenze delle attuali nanofibre elettrofilate.

Lo sviluppo delle nanofibre è diventato più importante negli ultimi anni, grazie alla loro capacità di migliorare le prestazioni dei mezzi filtranti, base di un’efficiente filtrazione dell’aria per edifici e altri usi.

Nuova tecnologia delle nanofibre

Una tecnologia di rivestimento in nanofibra di nuova concezione, priva di solventi, può offrire maggiore flessibilità, controllo e durata rispetto al tradizionale processo di elettrofilatura. Questo nuovo rivestimento in nanofibra è formato da fibre che tipicamente vanno da 0,3 a 0,5 micron, ma possono essere aumentate fino a 1 micron. La distribuzione del diametro delle fibre e lo spessore dello strato possono essere facilmente variati in base ai requisiti dell'applicazione. Un’ampia gamma di mezzi di filtrazione può essere migliorata attraverso l’uso di questa tecnologia delle nanofibre.

Questo nuovo strato di nanofibra ha uno spessore compreso tra 15 e 30 micron e viene applicato direttamente sul substrato di macrofiltrazione. Il rivestimento in nanofibra può essere applicato a qualsiasi materiale di base non tessuto, come vetro, cellulosa o fibre sintetiche, mentre l'elettrofilatura dipende da resine critiche per l'adesione. Come rivestimento può essere applicato anche un secondo strato di nanofibre di un polimero simile o diverso. La particolare configurazione del substrato dipenderà dall'applicazione specifica del mezzo filtrante e può essere variata per ottenere le proprietà strutturali desiderate, comprese rigidità, resistenza, pieghettabilità e resistenza alla temperatura.

Come indicato, la configurazione del supporto o strato di base può variare a seconda della destinazione d'uso. Per applicazioni ad aria pesante, turbine a gas, aria automobilistica e pulizia a impulsi, il supporto è preferibilmente una carta wet-laid, come cellulosa o una miscela sintetica/cellulosa. In altri mercati come quelli HVAC, liquidi, filtri dell'aria per abitacolo e filtrazione HEPA, i supporti possono includere cellulosa wet-laid, vetro, sintetici, cardati, spunbond e non tessuti meltblown.