Fibras, Textiles Y No Tejidos En Filtración

El mercado de la filtración se compone de unos 20 segmentos de mercado variados que ofrecen oportunidades para los productores de textiles técnicos.

Por Edward C. Gregor

Los textiles técnicos juegan un papel importante y rentable en los medios de filtración. En las aplicaciones de filtración se utiliza una amplia variedad de fibras, hilos estirados, telas no tejidas, telas tejidas multifilamento y monofilamento y, en algunos casos, mezclas o combinaciones de más de uno de los anteriores. En este artículo, los montos en dólares son para América del Norte específicos para medios de filtración de fibra, textiles y no tejidos dentro del mercado general de casi $ 2 mil millones. Los medios de filtración satisfacen una gran cantidad de usos específicos, así como una cantidad abrumadora de nichos más pequeños que, cuando se combinan, proporcionan un crecimiento general a una tasa superior a la tasa de crecimiento del producto interno bruto (PIB) de muchos países desarrollados.

El crecimiento es impulsado por muchos factores, a menudo liderados por acciones legislativas y leyes de gobiernos y agencias globales, nacionales, estatales, regionales y locales para un medio ambiente más limpio. En pocas palabras, la legislación ha sido el mejor amigo de la filtración. No menos importante, la filtración se usa ampliamente para garantizar la calidad del producto de muchos productos manufacturados, desde productos químicos hasta productos farmacéuticos y muchos otros productos manufacturados.

Las telas de filtración no tejidas son uno de los segmentos de mercado más grandes en la industria de los no tejidos y posiblemente uno de los más rentables. "La industria de la filtración está experimentando una gran consolidación, en todos los niveles, con una considerable actividad de fusiones y adquisiciones en los últimos años", dijo Brad Kalil, director de Investigación y estadísticas de mercado de la Asociación de la industria de telas no tejidas con sede en Cary, Carolina del Norte. (INDA).

Este segmento utiliza polímeros artificiales y fibras inorgánicas para producir los filtros. Predominan el poliéster y el polipropileno; con nylon, fibra de vidrio, meta-aramidas, fluoropolímeros y sulfuro de polifenileno (PPS) y otros polímeros también utilizados por sus especiales propiedades. Además de estas fibras, un polímero sostenible y renovable producido por NatureWorks LLC, con sede en Minnetonka, Minnesota, está comenzando a abrirse camino en el mercado de la filtración. "Las fibras renovables Ingeo™ PLA [ácido poliláctico] se utilizan en volúmenes cada vez mayores donde se encuentran filtros desechables, como telas hiladas y fundidas por soplado en bolsas de aspiradoras, así como una amplia gama de aplicaciones de rendimiento, incluidos los filtros de café y bolsitas de té", informó Robert Green. , director comercial global, Fibras y no tejidos, NatureWorks. "Otros materiales no tejidos, como las nanofibras PLA, exhiben una consistencia de procesamiento excepcional, una gama de capacidades de carga y un mejor desarrollo de la estructura no tejida que ofrece una menor caída de presión".

Las cuatro telas artificiales no tejidas más utilizadas son:

En los últimos dos formatos, las fibras se forman in situ directamente a partir de un polímero fundido creando telas no tejidas sin el uso de fibras preexistentes. Los no tejidos depositados por aire se forman a partir de fibras cortas y/o pulpa de madera. Aunque no es un verdadero material no tejido, los "hilos" hilados de Dref son un tipo de material especial que pasa por alto el formato de productos en rollo. Los voluminosos hilos Dref se envuelven directamente alrededor de un núcleo central de un tubo de cartucho para formar lo que se conoce como cartuchos enrollados en hilo. "Hemos producido hilos para cartuchos bobinados durante más de 25 años, un medio de fibra importante para una gran cantidad de usuarios", dijo Gilbert Patrick, presidente de Patrick Yarns, con sede en Kings Mountain, Carolina del Norte, un gran proveedor de hilos de borrado.

Las telas no tejidas más utilizadas en términos de ingresos por ventas son las telas de fieltro punzonado que generalmente se fabrican con poliéster, pero a veces con polipropileno y otras fibras poliméricas, incluidas las meta-aramidas y PPS. Las telas no tejidas pesadas en el rango de 14 a 22 onzas por yarda cuadrada (oz/yd2) se utilizan en filtros de manga para capturar partículas emitidas dentro de centrales eléctricas a carbón y múltiples contaminantes en instalaciones industriales antes de escapar a la atmósfera o al entorno de trabajo. Las bolsas de tela líquida hechas de fieltro punzonado a menudo están en el rango de 8 oz/yd2 y eliminan las partículas de las corrientes líquidas y muchas veces sirven como prefiltros en una amplia variedad de industrias, incluidos los procesos de procesamiento químico y metalúrgico.

Las telas Spunbond son mucho más livianas y vienen en el rango de 0.5 a 4 oz/yd2. Generalmente, estos no tejidos se fabrican con poliéster, polipropileno y nailon; y se encuentran en muchas aplicaciones comunes, incluidos los separadores de soporte de pliegues para cartuchos de membrana microporosa, sistemas de refrigeración y filtros de piscinas y spas. Los spunbonds están disponibles de muchos proveedores, incluidos Avanti con sede en Cranbury, NJ, Berry Plastics con sede en Evansville, Ind. y Cerex Advanced Fabrics Inc., Cantonment, Fla.

"Las telas de nylon spunbond de Cerex Advanced Fabrics brindan a los productores de filtros un sustrato de respaldo más delgado, más fuerte y más uniforme que puede soportar altas temperaturas, pulsaciones del sistema y resistencia al ataque químico", dijo Jim Walker, presidente y director ejecutivo de Cerex. "El nailon permite diseños de filtros con más pliegues que brindan más área de superficie de filtro, lo que reduce la caída de presión y aumenta la capacidad de retención de polvo, además de proporcionar una excelente durabilidad para los intervalos de servicio más largos de la actualidad".

Las telas fundidas por soplado se producen en volúmenes bastante grandes como material en rollo y se encuentran tanto en el aire como en varios productos de filtración de líquidos debido a su alta capacidad de retención de suciedad. En los últimos 25 años, los cartuchos de líquido fundido por soplado, también conocidos como cartuchos de hilado por pulverización, en los que las fibras se depositan en un mandril giratorio similar a un torno y se acaban en cartuchos de 3 pulgadas de diámetro por 10 pulgadas de largo en un proceso de un solo paso. convertirse en un lugar más común. Los cartuchos de soplado en fusión evitan el uso de productos en rollo y tienden a ser más económicos debido a su eficiente proceso de fabricación.

Filtration Technology Corp. (FTC), con sede en Houston, produce filtros de platino capaces de contener cantidades extremadamente grandes de contaminantes utilizando telas no tejidas. "FTC suministra filtros de líquidos en muchas configuraciones, pero ninguna se compara con nuestros filtros de la serie Platinum, que pueden retener hasta varios cientos de libras de contaminantes", dijo Chris Wallace, vicepresidente de FTC. "El exclusivo patrón de pliegues de nuestra tecnología Platinum patentada maximiza el área de superficie del medio en un recipiente a presión, lo que da como resultado índices de flujo más bajos y una mayor capacidad de carga de contaminantes por cartucho de filtro. La tecnología Platinum brinda a nuestros clientes una vida útil más prolongada, lo que se traduce en una filtración directa más baja costos, costos de mantenimiento más bajos y tiempo de inactividad mínimo. Otra característica de esta tecnología es la flexibilidad para ofrecer la tecnología a una amplia gama de aplicaciones y mercados, ya que podemos usar cualquier tela no tejida o colocada en húmedo en este patrón de pliegues único".

Una de las últimas tecnologías en tendencia en los medios de filtración son los no tejidos de nanofibras. Las fibras finas en el rango de tamaño nanométrico se agregan en pesos que van desde 1 a 2 gramos por yarda cuadrada a la superficie de telas no tejidas pesadas colocadas en húmedo e hiladas. Los filtros plisados ​​están destinados a recolectar partículas finas en la superficie aguas arriba de los medios compuestos. Hasta la fecha, esta tecnología se ha limitado en gran medida a la filtración de aire en cartuchos de recolección de polvo o filtros de admisión de aire del motor para uso en automóviles y camiones. "Un proveedor grande y altamente diversificado de productos de filtración como Clarcor utiliza prácticamente todas las telas imaginables, especialmente telas no tejidas sintéticas y/o mixtas de celulosa, en una amplia gama de productos, desde generación de energía hasta transporte, petróleo y gas, aire residencial, junto con agua y tratamiento de aguas residuales y muchos otros", dijo Leonard Castellano, ingeniero jefe del Centro de Innovación de Clarcor, con sede en Franklin, Tennessee. "Difícilmente hay una industria que toquemos que no use textiles, no tejidos, desde microfibras hasta construcciones de nanofibras de una forma u otra". Curiosamente, Parker Filtration recientemente hizo una oferta para adquirir Clarcor; a principios de este año, Clarcor se convirtió en el nuevo propietario de FibeRio Technologies, un productor de equipos de nanofibras.

Los medios de filtración Wetlaid se fabrican en equipos estándar de fabricación de papel. El proceso generalmente utiliza fibra de vidrio y/o fibras celulósicas cortas hechas por el hombre, incluidas las mezclas que se encuentran en los mercados de filtros de entrada de aire de motor, aceite y lubricantes comunes en vehículos automotores y camiones. El aire HEPA/ULPA y muchos filtros de uso de laboratorio están hechos de medios de micro y macro fibra de vidrio húmedos, al igual que los filtros hidráulicos, que a menudo se combinan con una tela portadora no tejida hilada.

Las fibras aglutinantes de poliéster y poliéster colocadas en húmedo se utilizan como telas de soporte (respaldo) para membranas en procesos de ósmosis inversa (RO), nanofiltración y ultrafiltración (UF) y diseños de módulos de envoltura en espiral. Los principales proveedores de sustratos incluyen AWA Paper con sede en Japón y Neenah Paper con sede en Alpharetta, Georgia. Los soportes de la membrana son altamente especializados y deben soportar una alta presión del sistema, permanecer perfectamente planos a lo ancho de la tela y no tener fibras verticales que puedan penetrar una membrana revestida cubriendo así la superficie del sustrato.

Las telas de monofilamento se construyen principalmente con poliéster o nailon y otros polímeros se usan en volúmenes más pequeños. Los hilos varían en diámetro desde 20 micrones finos hasta 1000 micrones gruesos, dependiendo de la aplicación. Los costos de la tela están relacionados con el tamaño del hilo y la cantidad de hilos por pie cuadrado. Las telas tienden a usarse en filtros de superficie y pueden filtrar o tamizar partículas de un tamaño definido. Las aplicaciones incluyen filtros médicos utilizados en cirugía a corazón abierto, filtros de transmisión automotriz, filtros de aire acondicionado e inyección de combustible, filtros utilizados como tamices en el procesamiento de harina y trigo, así como telas pesadas utilizadas como correas de deshidratación de lodos. En América del Norte, el tamaño del mercado se acerca a los $ 80 millones y está cerca de los $ 200 millones en todo el mundo. Entre los principales proveedores mundiales de telas para filtros de monofilamento se encuentran Sefar AG, con sede en Suiza, y Saati SpA, con sede en Italia.

La industria textil normalmente no considera textiles de tela metálica y otros medios metálicos en el sentido tradicional, pero este producto está estrechamente relacionado con los textiles tradicionales y se usa como un medio de filtración alternativo, especialmente en aplicaciones donde se usan telas de monofilamento tejidas con precisión. La tela metálica de precisión es tejida principalmente por proveedores con sede en Europa, incluidos G. Bopp & Co. AG, con sede en Suiza, y Haver & Boecker OHG, con sede en Alemania. Las construcciones que no son de precisión suelen provenir de Asia. La tela metálica de origen asiático se usa a menudo cuando las presiones del flujo de líquido son lo suficientemente altas como para requerir la rigidez del medio, encapsulando una tela no tejida no rígida y/o colocada en húmedo en una construcción tipo sándwich. La producción norteamericana es relativamente modesta y se centra principalmente en tejidos especiales fabricados con metales de alta aleación. La tela metálica se usa comúnmente en la filtración de polímeros para producir fibras textiles, películas delgadas, filtros aeroespaciales y se usa ampliamente en el tamizado y tamizado. En América del Norte, el tamaño del mercado de productos en rollo asciende a 100 millones de dólares.

En general, las telas de filtración hechas por el hombre de multifilamento no son particularmente comunes más allá de un volumen modesto en aplicaciones de placas y marcos, o como mezclas de hilos de multifilamento y monofilamento de C. Cramer GmbH & Co. KG, Sefar, Dodenhoff Industrial Textiles Inc, con sede en Alemania. ., Westlake, Ohio, por nombrar algunos fabricantes.

Las telas de vidrio tejidas se encuentran en usos finales de alta temperatura, principalmente en construcciones de cámaras de filtros. Los productores notables de telas tejidas de América del Norte incluyen BGF Industries Inc. con sede en Greensboro, NC, JPS Composite Materials and Filtration Specialties Co., con sede en Anderson, SC, Abilene, Texas. Los productores de vidrio Wetlaid incluyen a Lydall Inc. con sede en Manchester, Conn., Hollingsworth & Vose con sede en East Walpole, Massachusetts y Bernard Dumas con sede en Francia. Las aplicaciones incluyen medios filtrantes HEPA/UPLA, coalescentes, de laboratorio e hidráulicos. El mercado global combinado de medios de filtración para telas de vidrio tejidas y húmedas está posicionado en más de $ 300 millones.

Los tejidos Raschel, de punto circular y de punto se utilizan en medios filtrantes, aunque se consumen en volúmenes muy limitados. Sin embargo, ciertos tejidos de urdimbre se presentan ampliamente en los módulos de envoltura en espiral utilizados en UF/NF y RO, y están construidos con hilos de dos componentes, unidos por calor para estabilizar la tela, mientras actúan como malla espaciadora para permitir el flujo de líquido (flujo) al centro del módulo. centro. El volumen es grande, con un crecimiento superior al diez por ciento cada año. Entre los usuarios se incluyen The Dow Chemical Co., con sede en Midland, Michigan, Koch Membrane Systems Inc., con sede en Wilmington, Massachusetts, e Hydranautics, Oceanside, California.

Todas las formas de medios de filtración generalmente están creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesto de 2 a 5 por ciento por encima del PIB en muchos países desarrollados. Los mandatos legislativos, mencionados anteriormente, representan una buena parte de este crecimiento. El uso cada vez mayor de nuevas tecnologías, como las nanofibras en los cartuchos de recolección de polvo y los filtros de entrada de aire del motor, así como las telas espaciadoras de tricot con hilos bicomponentes utilizados en los módulos envueltos en espiral RO/UF, también contribuyen al crecimiento del segmento. Hay muchas necesidades de la industria no satisfechas, incluido el deseo de filtros de medios de vida útil más prolongada y una mejor distribución de fibra en los no tejidos, por nombrar solo dos necesidades. Al final del día, como se afirmó en un documento reciente del "Punto de vista" de la Sociedad Estadounidense de Filtración y Separación, "Difícilmente existe una polución, contaminación o problema ambiental que no pueda prevenirse o remediarse mediante el uso de filtración y separaciones". tecnologías".

Características destacadas de la industria:

Nota del editor: Ed Gregor es propietario de Edward C. Gregor & Associates LLC y se puede contactar al 803-431-7427 o [email protected]

marzo/abril 2017