Нетканые фильтрующие материалы различных способов изготовления и структуры нашли широкое применение для очистки воздуха и жидкостей в различных отраслях промышленности, в том числе в лакокрасочном производстве и в окрасочно-сушильных камерах (ОСК) на автомобильных заводах и в автосервисных предприятиях.
Фирма «Экомир» в настоящее время предлагает новую модификацию ОСК - «Гелиос». Габаритные размеры камеры (7000 х 4000 х 2600 мм) от решеток пола до кронштейнов потолочных фильтров. В ней можно красить не только легковые автомобили, но также внедорожники и микроавтобусы (см. рисунок). Эти камеры оснащены системой нагрева, циркуляции и рециркуляции воздушных потоков, а также системой контроля давления. По показаниям последней можно судить о ресурсе фильтров с целью их своевременной замены для сохранения качества окраски.[[1]] Воздух, поступающий в камеру, тщательно фильтруется, а вентиляционная система, установленная на потолке камеры - новое конструктивное решение специалистов фирмы - обеспечивают равномерную подачу ламинарного потока воздуха по всей площади камеры без завихрений, поднимающих аэрозольную пыль и кварцевую пыль.
Такая конструкция ОСК стала возможной благодаря применению отечественных нетканых фильтрующих материалов, способных задерживать частицы пыли размером 5-15 мкм. Решетчатые потолок и пол с фильтрующими элементами обеспечивают ламинарное движение воздушного потока. Атмосферный воздух через потолок поступает в камеру, а аэрозольные частицы оседают на фильтрах пола. К этим фильтрам предъявляются неодинаковые требования: потолочный фильтр наряду с пылеемкостью, эффективностью очистки и длительным сроком службы, должен препятствовать миграции и выносу волокон в камеру; фильтр для пола должен иметь высокую хемостойкость и низкое сопротивление
Разработкой, подбором и испытаниями различных типов фильтрующих материалов, используемых в ОСК, совместно с фирмой «Экомир» занимается Научно-исследовательский институт нетканых материалов (НИИНМ).
Из импортных материалов для этих целей для используются нетканые полотна марки Viledon фирмы Carl Freudenberg (ФРГ) и марки Reemay фирмы DuPont. Высокая эффективность этих фильтров достигается благодаря многослойной двухмерной структуре холстов и равномерному расположению по всей толщине и структуре материала волокон и связующего низкой линейной плотности. При этом производится послойное скрепление связующими холстов, дублированных с одной стороны материалами редких структур, с последующей термической обработкой. Полученная структура характеризуется системой соединений «волокно - связующее» с устойчивыми межволоконными связями. В результате применения этих фильтров запыленность воздуха составляет около 0,2 мг/м3 с размером частиц пыли до 15 мкм.[[2]] А фильтры для очистки атмосферного воздуха рассчитаны на работу при концентрации пыли менее 50 мг/м3 при скорости фильтрации до 2,5-3 м/с.[[3]] Наибольшее содержание пыли размером 5...80 мкм составляет около 80%.
Разработанные НИИНМ ранее нетканые полотна представляют собой многослойные холсты, дублированные с одной стороны полотном из расплава полимера (40 г/м2), скрепленные иглопрокалыванием с последующим каландрированием.[[4]] При этом система соединений «волокно - волокно» образует свободные межволоконные пространства. При иглопрокалывании пучки волокон, захваченные сквозь толщи холста, образуют каналы, расположенные перпендикулярно и под углом к плоскости. Число каналов зависит от количества проколов. Наличие таких каналов оказывает, главным образом, влияние на значение воздухопроницаемости фильтрополотна. Применением волокон различной плотности, термической обработкой и каландрированием можно получить материалы с требуемыми фильтрующими характеристиками по размеру частиц, задерживающей способности и коэффициенту проскока пыли.
В настоящее время для очистки воздуха в красильных камерах на автозаводах применяются отечественные фильтрующие материалы «Приток-2» и «Краскам». Сравнительные эксплуатационные испытания материалов «Краскам» и Viledon, проведенные на АвтоВАЗе , показали, что после трехмесячной эксплуатации у первого из них наблюдается увеличение массы и задерживающей способности пыли на 11,1%, а у второго - на 4,2%. При этом воздухопроницаемость «Краскам» снизилась лишь на 9,3%, тогда как Viledon - на 12,3%. Благодаря пористой структуре и наличию каналов из пучков волокон, расположенных перпендикулярно и под углом к плоскости, иглопробивные фильтрующие полотна более интенсивно накапливают пыль.
В ходе подбора фильтрующего материала для ОСК «Гелиос» на основании анализа технических требований, условий эксплуатации и результатов лабораторных и эксплуатационных испытаний отечественных и импортных видов фильтрополотен, используемых для такого типа камер, было выбрано и испытано два вида нового полотна.
Образец I - многослойное нетканое полотно, полученное послойным скреплением волокнистого холста связующими, из полиэфирного в сочетании с бикомпонентным волокном в соотношении 10:1. Полотно отличается тем, что волокна в нем расположены ориентированно в горизонтальном направлении, а многослойные холсты скреплены связующими послойно, с последующей термической обработкой. Такой комбинированный способ производства обеспечивает довольно прочные и устойчивые межволоконные связи.
Образец II - то же, но дублированное тонким слоем полотна из расплава полимера полипропилена плотностью 30 г/м2, производства «Сибур-Геотекстиль» (Сургут).
При рассмотрении образцов под микроскопом с терморегулятором наблюдается следующая картина:
- при температуре 140...150оС происходит увеличение количества расплавленных точек благодаря присутствию в холсте бикомпонентных волокон;
- при температуре 180оС заметно размягчение поверхности и слипание волокон в точках контакта;
- при температуре 210...220оС поверхность начинает темнеть, происходит деструкция полимера;
- при температуре 230..240оС - наплывы на поверхности, оплавление волокон, в особенности в точках контакта;
- при температуре 250...260оС - плавление волокон по всей структуре полотна.
А в тонком слое полотна из расплава полимера при воздействии температуры 165оС наблюдается начальное плавление волокон, а при температуре 171...173оС - полное плавление всей структуры полотна.
Сравнение двух видов нетканого фильтрующего полотна (см. таблицу) показало, что многослойное дублированное полотно имеет лучшие фильтрующие характеристики по размерам пор, коэффициенту проскока частиц пыли и соответственно эффективности очистки. По фильтрующим характеристикам и структуре оно приближается к импортному аналогу Viledon.
Использование полотна из расплава полимера (30г/м2) в качестве лобового слоя обеспечивает отсутствие миграции и вылезания волокон из структуры многослойного нетканого полотна в красильную камеру, что является одним из требований, предъявляемых к материалам такого назначения. А температура, достигающая в ОСК 120оС, не окажет существенного влияния на лобовой слой полотна, так как изменение структуры и плавление полимера начинается с температуры 165оС. Если учесть, что поверхностная плотность этого полотна (446 г/м2) несколько меньше чем у Viledon (500 г/м2), а цена значительно ниже, становится очевидным высокая эффективность его использования для очистки воздуха в красильных камерах.
При этом дублированное многослойное нетканое полотно рекомендуется использовать в качестве потолочного фильтра в ОСК, а нетканое многослойное полотно без дублирования - в качестве фильтра для пола ОСК.
Эксплуатационные испытания двух видов нетканого многослойного полотна на фирме «Экомир» показали достаточно высокую эффективность очистки и задерживающую способность аэрозольных частиц и атмосферной пыли при использовании их в различных модификациях окрасочно-сушильных камерах для автосервисных предприятий.
Выводы.
1. Лабораторные и эксплуатационные испытания двух видов нетканых многослойных полотен комбинированного способа показали достаточно высокую эффективность очистки атмосферного воздуха и аэрозольных частиц в окрасочно-сушильных камерах для автозаводов и автосервисных предприятий.
2. Полотна рекомендуется применять взамен импортных аналогов в качестве потолочных фильтров с лобовым слоем из расплава полимера и фильтров для пола без лобового дублирующего слоя.
3. По эффективности очистки предложенные фильтрующие нетканые полотна относятся к классу фильтров G4 согласно ГОСТ 51251-99 «Фильтры для очистки воздуха. Классификация и маркировка».
