Meio filtrante: vantagens da tecnologia de revestimento de nanofibras

Este artigo, de John Wertz e Immo Schneiders da Hollingsworth & Vose, analisa as vantagens de uma nova e avançada tecnologia de revestimento de nanofibras para meios filtrantes em comparação com o processo de eletrofiação e apresenta uma tecnologia de nanofibras de última geração projetada especificamente para aprimorar os meios filtrantes.

A pesquisa e o desenvolvimento de nanofibras ganharam destaque significativo nos últimos anos devido à maior conscientização de sua capacidade de melhorar o desempenho de várias formas de mídia filtrante. A tecnologia de nanofibras, ou seja, a fabricação de fibras muito pequenas, geralmente com diâmetro inferior a 1 mícron, é conhecida e praticada há muitos anos. Atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de nanofibras é o processo de eletrofiação.

Este artigo destaca as desvantagens do processo de eletrofiação em comparação com um novo processo, o revestimento de nanofibras. Mais adiante são discutidas as vantagens de usar um revestimento de nanofibra em aplicações de filtração para melhorar a filtração profunda e a capacidade de limpeza por pulso.

Tecnologia tradicional de nanofibras

Entre os métodos mais proeminentes de produção de nanofibras está o método de eletrofiação. Este processo envolve o uso de uma agulha hipodérmica, bocal, capilar ou emissor móvel. Essas ferramentas fornecem soluções líquidas do polímero que são então atraídas para uma zona de coleta por um campo eletrostático de alta voltagem. À medida que o polímero dissolvido e os solventes são puxados do emissor e acelerados através da zona eletrostática, as fibras são formadas por meio de um processo de evaporação do solvente.

Embora a eletrofiação seja eficaz para produzir nanofibras, ela tem desvantagens. Inicialmente, a eletrofiação é um processo muito lento para a produção de nanofibras em escala comercial, o que aumenta os custos de fabricação. Eletrofiação também produz uma estrutura em grande parte bidimensional que carece de profundidade ou direcionalidade z. Embora essa configuração seja desejável para carregamento de superfície, ela tem capacidade limitada para aplicações de carregamento em profundidade. As nanofibras eletrofiadas tendem a ser bastante fracas e podem ser facilmente danificadas ou desalojadas do substrato. Permanece a necessidade de nanofibras aprimoradas que superem as deficiências das atuais nanofibras eletrofiadas.

O desenvolvimento de nanofibras tornou-se mais proeminente nos últimos anos, devido à sua capacidade de melhorar o desempenho dos meios filtrantes, a base da filtragem eficiente do ar para edifícios e outros usos.

Nova tecnologia de nanofibra

Uma tecnologia de revestimento de nanofibra sem solvente recém-desenvolvida pode oferecer maior flexibilidade, controle e durabilidade em comparação com o processo tradicional de eletrofiação. Este novo revestimento de nanofibras é formado por fibras que variam tipicamente de 0,3 a 0,5 mícrons de tamanho, mas podem ser aumentadas até 1 mícron. A distribuição do diâmetro da fibra e a espessura da camada podem variar facilmente de acordo com os requisitos da aplicação. Uma ampla gama de meios filtrantes pode ser melhorada através do uso desta tecnologia de nanofibras.

Esta nova camada de nanofibra tem uma espessura na faixa de 15 a 30 mícrons e é aplicada diretamente no substrato de macrofiltração. O revestimento de nanofibra pode ser aplicado a qualquer material de base não tecido, como vidro, celulose ou fibras sintéticas, enquanto a eletrofiação depende de resinas críticas para adesão. Uma segunda camada de nanofibras de um polímero semelhante ou diferente também pode ser aplicada como revestimento. A configuração particular do substrato dependerá da aplicação específica do meio filtrante e pode ser variada para atingir as propriedades estruturais desejadas, incluindo rigidez, resistência, plissabilidade e resistência à temperatura.

Conforme indicado, a configuração do suporte ou camada de base pode variar em função do uso pretendido. Para ar pesado, turbina a gás, ar automotivo e aplicações de limpeza por pulso, o suporte é preferencialmente um papel molhado, tal como celulose ou uma mistura sintética/celulose. Em outros mercados, como HVAC, líquido, filtros de ar de cabine e filtração HEPA, os suportes podem incluir celulose molhada, vidro, sintético, cardado, spunbonds e não-tecidos fundidos por fusão.