濾過における繊維、織物、不織布

濾過市場は約 20 のさまざまな市場セグメントで構成されており、いずれも技術的なテキスタイル生産者に機会を提供しています。

エドワード・C・グレガー著

テクニカルテキスタイルは、濾過媒体において重要かつ収益性の高い役割を果たしています。 濾過用途では、多種多様な繊維、dref 糸、不織布、マルチフィラメントおよびモノフィラメント織物、場合によっては上記の 2 つ以上のブレンドまたは組み合わせが使用されます。 この記事内での金額は、市場全体の約 20 億ドルのうち、繊維、織物、不織布濾過材に特化した北米のものです。 ろ過媒体は、多数の特定の用途だけでなく、圧倒的な数の小規模なニッチ市場にも対応しており、これらを組み合わせると、多くの先進国の国内総生産 (GDP) 成長率よりも高い全体的な成長率を実現します。

成長は多くの要因によって推進され、多くの場合、よりクリーンな環境を目的とした世界、国、州、地域、地方政府および機関による立法措置や法律によって主導されます。 結論から言えば、法律はフィルタリングの親友です。 同様に重要である濾過は、化学薬品から医薬品、その他多くの工業製品に至るまで、多くの工業製品の製品品質を確保するために広く使用されています。

不織布濾過布は、不織布業界で最大の市場セグメントの 1 つであり、おそらく最も収益性の高い市場セグメントの 1 つです。 ノースカロライナ州ケーリーに本拠を置く不織布産業協会の市場調査・統計部門ディレクターのブラッド・カリル氏は、「濾過業界は、過去数年間に大規模なM&A活動により、あらゆるレベルでかなりの統合が進んでいる」と述べた。 (インド)。

このセグメントでは、人工ポリマーと無機繊維を利用してフィルターを製造しています。 ポリエステルとポリプロピレンが優勢です。 ナイロン、グラスファイバー、メタアラミド、フッ素ポリマー、ポリフェニレンサルファイド (PPS) やその他のポリマーも、その特殊な特性により使用されます。 これらの繊維に加えて、ミネソタ州ミネトンカに本拠を置くNatureWorks LLCが製造する持続可能な再生可能なポリマーが濾過市場に参入し始めている。 「再生可能な Ingeo™ PLA [ポリ乳酸] 繊維は、掃除機バッグのスパンボンドやメルトブローン生地などの使い捨てフィルターや、コーヒーやティーバッグのフィルターなどの幅広い用途で使用される量が増えています」とロバート グリーン氏は報告しています。 、NatureWorks 繊維および不織布担当グローバル ビジネス ディレクター。 「PLA ナノファイバーのような他の不織布は、優れた加工一貫性、幅広い帯電能力、より低い圧力損失を実現するより優れた不織布構造の開発を示します。」

最も広く使用されている人工不織布は次の 4 つです。

後者の 2 つの形式では、既存の繊維を使用せずにポリマー溶融物から繊維をその場で直接形成し、不織布を作成します。 エアレイド不織布は、短繊維および/または木材パルプから形成されます。 本物の不織布ではありませんが、Dref が紡績した「糸」は、ロール品の形式をバイパスする特殊なメディア タイプです。 かさばる Dref 糸はカートリッジ チューブの中心コアの周りに直接巻き付けられ、いわゆる糸巻きカートリッジを形成します。 「当社は25年以上にわたり、多くのユーザーにとって重要な繊維媒体である糸巻きカートリッジ用の糸を生産してきました」と、大手dref糸供給会社であるノースカロライナ州キングスマウンテンに本拠を置くパトリック・ヤーンズのギルバート・パトリック社長は述べた。

売上収益の点で最もよく使用される不織布は、通常ポリエステルを使用して形成されたニードルフェルト生地ですが、場合によってはポリプロピレンや、メタアラミドや PPS を含むその他のポリマー繊維を使用して形成されます。 14 ～ 22 オンス/平方ヤード (oz/yd2) の範囲の厚手の不織布は、石炭火力発電所内で放出される微粒子や産業施設内の複数の汚染物質を大気や作業環境に逃げる前に捕捉するバグハウス フィルターに使用されます。 ニードルフェルトから作られた液体布製バッグは、多くの場合 8 oz/yd2 の範囲にあり、液体の流れから微粒子を除去し、多くの場合、化学処理や金属加工プロセスを含むさまざまな業界でプレフィルターとして機能します。

スパンボンド生地は非常に軽量で、0.5 ～ 4 oz/yd2 の範囲になります。 一般に、これらの不織布はポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンを使用して作られています。 微多孔膜カートリッジ用のプリーツサポートセパレーター、冷却システム、プールやスパのフィルターなど、多くの一般的な用途に使用されています。 スパンボンドは、ニュージャージー州クランベリーに本拠を置く Avanti、インディアナ州エバンズビルに本拠を置く Berry Plastics およびフロリダ州カントンメントの Cerex Advanced Fabrics Inc. など、多くの供給業者から入手可能です。

「Cerex Advanced Fabrics のスパンボンド ナイロン生地は、高温、システムの脈動、化学的攻撃に耐えることができる、より薄く、より強力で、より均一な基材をフィルターメーカーに提供します」と、Cerex の社長兼 CEO のジム ウォーカーは述べています。 「ナイロンを使用すると、より多くのプリーツを備えたフィルター設計が可能になり、より多くのフィルター表面積が得られるため、圧力降下が軽減され、ダスト保持容量が増加するだけでなく、今日の長い保守間隔に対して優れた耐久性も提供されます。」

メルトブローン生地はロールストックとして非常に大量に生産され、汚れ保持能力が高いため、空気およびいくつかの液体濾過製品の両方に使用されています。 過去 25 年間にわたり、旋盤に似た回転マンドレル上に繊維が堆積され、単一ステップのプロセスで直径 3 インチ、長さ 10 インチのカートリッジに仕上げられるメルトブローン液体カートリッジ (スプレー スパン カートリッジとも呼ばれる) が使用されてきました。より一般的な場所になります。 メルトブローン カートリッジはロール製品の使用を回避し、効率的な製造プロセスによりコストが低くなる傾向があります。

ヒューストンに本拠を置く Filtration Technology Corp. (FTC) は、不織布を使用して非常に大量の汚染物質を保持できるプラチナ フィルターを製造しています。 「FTC はさまざまな構成の液体フィルターを供給していますが、最大数百ポンドの汚染物質を保持できる当社のプラチナ シリーズ フィルターに匹敵するものはありません」と FTC 副社長の Chris Wallace 氏は述べています。 「当社の特許取得済みのPlatinumテクノロジーの独自のプリーツパターンは、圧力容器内の媒体表面積を最大化し、その結果、フィルターカートリッジあたりのフラックスレートが低下し、汚染物質負荷容量が増加します。Platinumテクノロジーは、お客様に長いオンライン寿命を提供し、直接濾過の低下につながります」 「コスト、メンテナンスコストの削減、ダウンタイムの最小化が可能です。この技術のもう1つの特徴は、この独自のプリーツパターンであらゆる不織布や湿式織物を使用できるため、幅広い用途や市場にこの技術を提供できる柔軟性です。」

濾過材でトレンドとなっている最新技術の 1 つは、ナノファイバー不織布です。 ナノサイズ範囲の微細繊維が、平方ヤード当たり 1 ～ 2 グラムの範囲の重量で、湿式堆積およびスパンボンドされた厚手の不織布の表面に追加されます。 プリーツフィルターは、複合媒体の上流表面で微粒子を収集することを目的としています。 現在まで、この技術は主に、自動車やトラックで使用される集塵カートリッジまたはエンジンの吸気フィルター内の空気濾過に限定されてきました。 「Clarcor のような大規模かつ高度に多様化した濾過製品サプライヤーは、発電から輸送、石油とガス、家庭用空気、水に至るまで幅広い製品で、考えられるほぼすべての布地、特に合成および/またはセルロース混合不織布を使用しています。下水処理やその他多くの分野で利用されています」とテネシー州フランクリンに本拠を置くクラーコアのイノベーションセンターのチーフエンジニア、レナード・カステラーノ氏は語った。 「私たちが関わっている産業の中で、マイクロファイバーからナノファイバー構造に至るまで、何らかの形で織物や不織布を使用していない産業はほとんどありません。」 興味深いことに、パーカー フィルトレーションは最近、Clarcor の買収に名乗りを上げました。Clarcor は今年初め、ナノファイバー機器の製造会社である FibeRio Technologies の新しい所有者になりました。

湿式濾過媒体は、標準的な製紙装置で製造されます。 このプロセスでは通常、自動車やトラックの車両で一般的な潤滑剤、オイル、エンジン吸気フィルター市場で使用されるブレンドを含む、ショートカットの人工繊維、ガラス繊維および/またはセルロース繊維が使用されます。 HEPA/ULPA エアおよび多くの研究室では、湿式マイクロおよびマクログラスファイバー媒体で作られたフィルターを使用しており、油圧フィルターも同様で、多くの場合スパンボンド不織布担体生地と組み合わせられています。

湿式ポリエステルおよびポリエステルバインダー繊維は、逆浸透 (RO)、ナノ濾過、限外濾過 (UF) プロセスおよびスパイラル ラップ モジュール設計における膜の支持体、裏地、布地として使用されます。 主要な基材サプライヤーには、日本を拠点とするAWA Paperやジョージア州アルファレッタを拠点とするNeenah Paperなどがあります。 膜支持体は高度に特殊化されており、高いシステム圧力に耐え、布地幅全体にわたって完全に平らに配置され、コーティングされた膜を貫通して基材の表面を覆う可能性のある立った繊維がない必要があります。

モノフィラメント生地は主にポリエステルまたはナイロンを使用して作られており、他のポリマーも少量使用されています。 糸の直径は、用途に応じて、細い 20 ミクロンから粗い 1,000 ミクロンまであります。 生地のコストは、糸のサイズと平方フィートあたりの糸の数に関係します。 布地は表面フィルターに使用される傾向があり、規定のサイズの微粒子をふるい分けまたはふるい分けすることができます。 用途には、開胸手術で使用される医療用フィルター、自動車のトランスミッションフィルター、空調および燃料噴射フィルター、小麦粉や小麦の加工におけるふるい分けスクリーンとして使用されるフィルター、汚泥脱水ベルトとして使用される厚手の布地などが含まれます。 北米の市場規模は 8,000 万ドルに近づき、全世界では 2 億ドルに近づきます。 モノフィラメントフィルターファブリックの世界的な大手ファブリックサプライヤーには、スイスに本拠を置くSefar AGやイタリアに本拠を置くSaati SpAなどがあります。

繊維業界では、通常、ワイヤークロスやその他の金属メディアテキスタイルを伝統的な意味で考慮していませんが、この製品は伝統的なテキスタイルと密接に関係しており、特に精密に織られたモノフィラメントファブリックが使用される用途では、代替濾過媒体として使用されます。 精密ワイヤークロスは、スイスを拠点とする G. Bopp & Co. AG やドイツを拠点とする Haver & Boecker OHG など、主にヨーロッパを拠点とするベンダーによって織られています。 非精密構造物はアジアから来る傾向があります。 アジア産のワイヤークロスは、液体の流れの圧力が媒体の剛性を必要とするほど高い場合によく使用され、非剛性不織布および/または湿式積層生地をサンドイッチ構造でカプセル化します。 北米の生産は比較的控えめで、主に高合金金属を使用した特殊織物に焦点を当てています。 ワイヤークロスは一般に、織物繊維、薄膜、航空宇宙フィルターを製造するためのポリマー濾過に使用され、ふるい分けやふるい分けにも広く使用されています。 北米におけるロール製品の市場規模は合計 1 億ドルです。

一般的に、マルチフィラメントの人造濾過布地は、プレートおよびフレーム用途での適度な量を超えるもの、またはドイツに本拠を置く C. Cramer GmbH & Co. KG、Sefar、Dodenhoff Industrial Textiles Inc のマルチフィラメント糸とモノフィラメント糸のブレンドとして特に一般的ではありません。いくつかのメーカーを挙げると、オハイオ州ウェストレイクにある。

ガラス織物は、主にバッグハウス構造などの高温の最終用途に使用されています。 北米の著名な織物メーカーには、ノースカロライナ州グリーンズボロに本拠を置く BGF Industries Inc.、サウスカロライナ州アンダーソンに本拠を置く JPS Composite Materials and Filtration Specialtys Co. (テキサス州アビリーン) が含まれます。 湿式ガラスのメーカーには、コネチカット州マンチェスターに本拠を置くライダル社、マサチューセッツ州イーストウォルポールに本拠を置くホリングスワース＆ヴォーズ、フランスに本拠を置くバーナード・デュマなどがある。 用途には、HEPA/UPLA、合体、実験室用および水圧濾過媒体が含まれます。 ガラス織物と湿式ガラス織物を合わせた世界の濾過媒体市場は、3 億ドル以上に達します。

ラッセル、丸編み、トリコット編みの生地はフィルター媒体に使用されていますが、消費される量は非常に限られています。 ただし、特定の経糸ニットは、UF/NF および RO で使用されるスパイラル ラップ モジュールで広く採用されており、複合糸で構成され、生地を安定させるために熱接着され、モジュールの中心への液体の流れ (フラックス) を可能にするスペーサー メッシュとして機能します。芯。 量は多く、毎年 10% を超えて増加しています。 ユーザーには、ミシガン州ミッドランドに拠点を置くダウ・ケミカル社（マサチューセッツ州ウィルミントンに拠点を置くコッホ・メンブレン・システムズ社）やカリフォルニア州オーシャンサイドのハイドラノーティクス社などが含まれる。

通常、多くの先進国では、あらゆる形式の濾材が GDP を上回る 2 ～ 5% の年間複合成長率で成長しています。 前述したように、法律による義務がこの成長のかなりの部分を占めています。 集塵カートリッジやエンジン吸気フィルターでのナノファイバー、RO/UF スパイラル巻きモジュールで使用される二成分糸を特徴とするトリコットスペーサーファブリックなどの新技術の使用拡大も、このセグメントの成長に貢献しています。 業界には、満たされていないニーズが数多くあります。ニーズを 2 つだけ挙げると、メディア フィルターの寿命をさらに延ばしたい、不織布の繊維分布を改善したいなどがあります。 結局のところ、最近の米国濾過分離協会の「視点」文書で述べられているように、「濾過と分離の使用によって防止または修復できない公害、汚染、または環境問題はほとんどありません」テクノロジー。」

注目すべき業界の特徴:

編集者注: Ed Gregor は Edward C. Gregor & Associates LLC のオーナーであり、連絡先は 803-431-7427 または [email protected] です。

2017年3月/4月