第四節(jié)　過(guò)濾用紡織品技術(shù)發(fā)展難題及趨勢(shì)

過(guò)濾用紡織品技術(shù)中亟待解決的重大問(wèn)題可分為新型纖維濾料成型技術(shù)、濾料復(fù)合工藝技術(shù)以及過(guò)濾材料功能性整理技術(shù)。這些技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化可有效縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，有望開發(fā)出替代價(jià)格昂貴的進(jìn)口濾材的新型高性能濾材，擴(kuò)大在鋼鐵、水泥加工等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

（一）高效過(guò)濾技術(shù)

高效過(guò)濾技術(shù)主要表現(xiàn)在提高過(guò)濾介質(zhì)的比表面積和縮小介質(zhì)材料的孔徑尺寸。納米纖維過(guò)濾介質(zhì)主要用于氣體、液體和分子過(guò)濾中。目前，復(fù)合過(guò)濾介質(zhì)材料多由兩部分組成，即超細(xì)纖維非織造材料與亞微米/納米級(jí)非織造材料，其中納米纖維組分決定著高效過(guò)濾介質(zhì)的基本性能。通過(guò)靜電紡絲方法制得直徑為70～500nm的納米纖維網(wǎng)，并將其敷于常規(guī)梳理非織造材料或機(jī)織物表面，可得到納米纖維非織造材料。多層復(fù)合過(guò)濾介質(zhì)的空氣透過(guò)能力可以通過(guò)納米纖維層的厚度變化和停留時(shí)間控制。與常規(guī)的超細(xì)纖維過(guò)濾材料相比，納米纖維過(guò)濾介質(zhì)具有理想的孔徑。此外，納米纖維還可以使過(guò)濾效率倍增，從而減少能源消耗。

（二）長(zhǎng)效駐極技術(shù)

針對(duì)國(guó)內(nèi)駐極非織造材料電荷消散時(shí)間較短的問(wèn)題，在紡絲過(guò)程中添加新型儲(chǔ)電材料，可以延長(zhǎng)駐極后纖維的帶電時(shí)間。為此，應(yīng)著重研究?jī)?chǔ)電材料的種類與添加比例對(duì)于駐極效果的影響，并實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)電顆粒納米化，盡可能減少其對(duì)紡絲過(guò)程的影響。在此基礎(chǔ)上，研究?jī)?chǔ)電顆粒沿纖維軸向均勻分散的方法，可最終形成具有長(zhǎng)期儲(chǔ)存電荷能力的駐極非織造材料，打破跨國(guó)公司在長(zhǎng)效靜電駐極技術(shù)上的壟斷地位，未來(lái)幾年全球納米纖維市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)。

（三）袋式除塵技術(shù)

隨著國(guó)家對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的修訂，袋式除塵技術(shù)因?yàn)榭梢赃_(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)而越來(lái)越被重視，并被廣泛應(yīng)用于電力、鋼鐵、水泥、有色金屬和垃圾焚燒等諸多領(lǐng)域。國(guó)際上所有的垃圾焚燒爐都采用袋式除塵器和高溫濾料除塵，這類濾料必須滿足耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、疏水、易清灰等技術(shù)指標(biāo)要求。PTFE纖維耐化學(xué)藥品性好，使用溫度為260℃，最高使用溫度為290℃，耐腐蝕性能好。但其在強(qiáng)度、靜電積聚等方面的缺陷為濾料成型帶來(lái)難度，限制了其在過(guò)濾領(lǐng)域的大規(guī)模使用。PTFE纖維在梳理成網(wǎng)與固結(jié)關(guān)鍵技術(shù)中，首先應(yīng)研發(fā)特殊處理助劑及處理作業(yè)程序和梳理機(jī)構(gòu)，克服PTFE纖維易積聚靜電的難點(diǎn)，使PTFE纖維可以受高速梳理并均勻成網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，以全流程自動(dòng)控制技術(shù)為目標(biāo)，自主研發(fā)高速鋪網(wǎng)與先進(jìn)自調(diào)勻整技術(shù)，提高鋪網(wǎng)速度并改善纖網(wǎng)均勻性和濾材的透氣均勻性，為高質(zhì)量PTFE過(guò)濾材料的制備奠定基礎(chǔ)。此外，基于PTFE纖維的纖網(wǎng)固結(jié)技術(shù)還應(yīng)關(guān)注高效節(jié)能型水刺技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，力求在低能耗工藝條件下實(shí)現(xiàn)纖網(wǎng)的梯度纏結(jié)復(fù)合結(jié)構(gòu)，減少高性能纖維用量，并在達(dá)到過(guò)濾精度的同時(shí)降低過(guò)濾阻力。

（四）紡絲直接成網(wǎng)技術(shù)

紡絲直接成網(wǎng)技術(shù)主要用于生產(chǎn)聚酯、聚丙烯與雙組分纖維網(wǎng)，一些國(guó)外企業(yè)對(duì)高性能聚合物直接紡絲成網(wǎng)技術(shù)的研究仍處于保密狀態(tài)。此外，紡絲直接成網(wǎng)中的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為單一，需引入多級(jí)梯度纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以提升高性能纖維非織造材料的過(guò)濾精度，并在獲得較高過(guò)濾效率的同時(shí)盡可能減小過(guò)濾阻力。

（五）后整理技術(shù)

后整理技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用紡織品中并不鮮見。目前，國(guó)內(nèi)過(guò)濾用紡織品功能性整理技術(shù)的研究和應(yīng)用尚處于起步階段，如能在借鑒、結(jié)合傳統(tǒng)后整理技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)燃煤等復(fù)雜過(guò)濾工況尾氣、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣和室內(nèi)空氣凈化等的要求，開展催化分解機(jī)理、功能性整理劑開發(fā)、整理技術(shù)優(yōu)化等研究，必將在過(guò)濾用紡織品整理領(lǐng)域取得突破。

（1）水過(guò)濾用非織造過(guò)濾材料。水過(guò)濾是非織造過(guò)濾介質(zhì)最大的應(yīng)用領(lǐng)域及增長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一。據(jù)GVR的預(yù)測(cè)，未來(lái)10年全球非織造濾材在水處理領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，保持年均復(fù)合增長(zhǎng)率為7.8%的中高速增長(zhǎng)，市場(chǎng)估值將由2015年的8.618億美元增長(zhǎng)至2024年的16.831億美元（圖4-16）。增長(zhǎng)的動(dòng)力主要來(lái)自于全球范圍內(nèi)，尤其是亞太、中東、非洲等水資源匱乏國(guó)家和地區(qū)對(duì)飲用水過(guò)濾、污水處理和海水淡化不斷增加的需要。

數(shù)據(jù)來(lái)源：American Chemical Society.Filter Media Services，亞洲非織造布協(xié)會(huì)，Primary Interviews, GVR。

圖4-16　2010～2024年全球非織造過(guò)濾介質(zhì)在水過(guò)濾領(lǐng)域的市場(chǎng)估值和預(yù)測(cè)

（2）交通運(yùn)輸用非織造過(guò)濾材料。交通運(yùn)輸行業(yè)是非織造布過(guò)濾材料市場(chǎng)的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域，汽車用濾料（汽車濾清器）包括空氣過(guò)濾、機(jī)油過(guò)濾和燃油過(guò)濾三種，是保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、動(dòng)力指標(biāo)、可靠性和排放指標(biāo)得以正常發(fā)揮的重要部件。非織造布相比其他過(guò)濾材料具有更卓越的效率和更多的優(yōu)勢(shì)，如：增加空氣凈化效率、減少能耗成本、延長(zhǎng)使用壽命等。

未來(lái)幾年，各國(guó)政府對(duì)汽車碳排放量的監(jiān)管力度將不斷加大，汽車售后養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)也將不斷增長(zhǎng)，這將使非織造過(guò)濾介質(zhì)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)GVR的分析，2015年非織造過(guò)濾介質(zhì)在交通運(yùn)輸行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為9.02億美元，預(yù)計(jì)到2024年有望增長(zhǎng)到16.63億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到7.1%。其中，中國(guó)以僅次于美國(guó)的世界第二大汽車市場(chǎng)的規(guī)模穩(wěn)居亞洲地區(qū)最大汽車用非織造過(guò)濾介質(zhì)市場(chǎng)地位；而得益于強(qiáng)勁的汽車工業(yè)發(fā)展勢(shì)頭，印度非織造過(guò)濾介質(zhì)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域市場(chǎng)將在未來(lái)10年迎來(lái)最快增長(zhǎng)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)8.7%，市場(chǎng)規(guī)模有望翻一番（圖4-17）；中東地區(qū)海灣國(guó)家擁有全球45%以上的石油儲(chǔ)備，極低的燃料成本、高水平的收入以及每年6%的人口增長(zhǎng)速度是該地區(qū)汽車及汽車售后養(yǎng)護(hù)需求高速增長(zhǎng)的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中東地區(qū)每戶汽車擁有率居世界前列，而且正以每年10%以上的速度增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)也將拉動(dòng)非織造過(guò)濾介質(zhì)在該地區(qū)交通運(yùn)輸領(lǐng)域以高達(dá)8.3%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)汽車制造強(qiáng)國(guó)日本。

（3）暖通空調(diào)用非織造過(guò)濾材料。暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)對(duì)非織造過(guò)濾材料的需求也在穩(wěn)步提升。暖通空調(diào)的發(fā)展高度依賴建筑工程的活躍程度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，自2009年經(jīng)濟(jì)危機(jī)以來(lái)，雖然暖通空調(diào)市場(chǎng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的復(fù)蘇期，但是依然存在較大的發(fā)展空間。據(jù)美國(guó)專業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)狀況分析公司Navigant Research公布的研究結(jié)果，2024年之前，暖通空調(diào)市場(chǎng)增速將逐漸從中速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)為高速增長(zhǎng)。尤其是在亞太地區(qū)發(fā)展中國(guó)家，工業(yè)化程度的日益提高以及住宅和商業(yè)區(qū)供暖需求的不斷提升為非織造過(guò)濾材料在該領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)GVR的統(tǒng)計(jì)，2015年全球非織造過(guò)濾介質(zhì)在暖通空調(diào)行業(yè)的市場(chǎng)估值為5.957億美元，到2024年有望增長(zhǎng)到11.452億美元，在預(yù)測(cè)期內(nèi)年均復(fù)合增長(zhǎng)率為7.6%。其中，亞太、拉丁美洲和中東地區(qū)是全球暖通空調(diào)市場(chǎng)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，中國(guó)、印度等亞洲制造大國(guó)預(yù)計(jì)未來(lái)10年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)9%以上（圖4-18）。

同時(shí)，室內(nèi)空氣污染物CO、氨氣、粉塵、臭氧、細(xì)菌、真菌、病毒、異味、放射性氡氣等引發(fā)的建筑物關(guān)聯(lián)癥、多發(fā)性化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥等疾病成為近年來(lái)社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，醫(yī)院潔凈室等各種對(duì)空氣過(guò)濾有高要求的場(chǎng)所也對(duì)過(guò)濾產(chǎn)品提出了更高的要求。與亞洲市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)相比，北美、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)則主要著眼于技術(shù)升級(jí)，推行更高效的過(guò)濾材料。

數(shù)據(jù)來(lái)源：American Chemical Society.Filter Media Services，亞洲非織造布協(xié)會(huì)，Primary Interviews, GVR。

圖4-18　2010～2024年亞太及中東和非洲地區(qū)非織造過(guò)濾介質(zhì)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的市場(chǎng)估值及預(yù)測(cè)

（4）工業(yè)用非織造過(guò)濾材料。工業(yè)的高速發(fā)展已經(jīng)成為帶動(dòng)非織造濾材市場(chǎng)不斷擴(kuò)大的另一大重要驅(qū)動(dòng)力，尤其是鋼鐵、冶金、水泥、化工行業(yè)以及電力和垃圾焚燒爐等領(lǐng)域，其煙氣中粉塵治理大量采用袋式除塵技術(shù)，帶動(dòng)非織造高溫過(guò)濾材料大幅增長(zhǎng)。據(jù)GVR的調(diào)查和預(yù)測(cè)，2015年全球工業(yè)用非織造過(guò)濾介質(zhì)的市場(chǎng)規(guī)模為4.16億美元，未來(lái)10年有望以7.3%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2024年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到7.81億美元。其中，亞太地區(qū)新興制造業(yè)大國(guó)印度以快速增長(zhǎng)的制造業(yè)確立了非織造過(guò)濾材料在該領(lǐng)域應(yīng)用的快速增長(zhǎng)。根據(jù)麥肯錫全球研究所的預(yù)計(jì)，按照目前的增速，到2025年印度制造業(yè)的總產(chǎn)值將會(huì)達(dá)到1萬(wàn)億美元，占GDP的25%～30%，驅(qū)動(dòng)更大的非織造過(guò)濾介質(zhì)應(yīng)用市場(chǎng)。隨著印度制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其非織造過(guò)濾介質(zhì)在制造業(yè)的應(yīng)用也將迎來(lái)快速發(fā)展，預(yù)計(jì)將以8.9%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模將由2015年的2350萬(wàn)美元增至2024年的5030萬(wàn)美元（圖4-19）。

數(shù)據(jù)來(lái)源：American Chemical Society.Filter Media Services，亞洲非織造布協(xié)會(huì)，Primary Interviews, GVR。

圖4-19　2010～2024年亞太及中東非洲地區(qū)工業(yè)用非織造過(guò)濾介質(zhì)的市場(chǎng)估值及預(yù)測(cè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

環(huán)保過(guò)濾材料市場(chǎng)的影響因素較多，而來(lái)自宏觀層面政府立法以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的影響是主要方面。近年來(lái)，世界各國(guó)在環(huán)境保護(hù)方面的政策及排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，這一趨勢(shì)將進(jìn)一步推動(dòng)高效過(guò)濾市場(chǎng)的發(fā)展。大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)方面，各國(guó)相繼出臺(tái)了針對(duì)更細(xì)顆粒物的限定標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)自1997年就設(shè)定了PM2.5限值標(biāo)準(zhǔn)，成為第一個(gè)制定PM2.5濃度標(biāo)準(zhǔn)并開始檢測(cè)的國(guó)家，在2006年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂后限制更加嚴(yán)格；澳大利亞、日本、英國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)也制定了嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并逐步提高標(biāo)準(zhǔn)限定要求。近年來(lái)，部分發(fā)展中國(guó)家也開始將PM2.5納入檢測(cè)范圍。如我國(guó)于2012年發(fā)布了GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)，并從2012年起開始分步實(shí)施；印度2009年修訂的新標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)PM2.5進(jìn)行了限定（表4-13）。

表4-13　各國(guó)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PM2.5的限值

資料來(lái)源：根據(jù)公開資料整理。

另外，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)水過(guò)濾材料使用標(biāo)準(zhǔn)將不斷提高，汽車等終端應(yīng)用領(lǐng)域也對(duì)排放提出了更高的要求。如歐盟汽車排放標(biāo)準(zhǔn)從歐Ⅰ到歐Ⅵ，排放指標(biāo)不斷收緊，CO排放量由4.5g/（kW·h）降至1.5g/（kW·h），HC排放量由1.1g/（kW·h）降低至0.13g/（kW·h），NOx排放量由8.0g/（kW·h）降低至0.5g/（kW·h），PM排放量由0.612g/（kW·h）降低至0.01g/（kW·h）。更加嚴(yán)格的環(huán)境質(zhì)量及排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過(guò)濾產(chǎn)品提出了更高的要求，倒逼過(guò)濾產(chǎn)品制造商不斷從技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)，開發(fā)更加高效的過(guò)濾產(chǎn)品。