第四节 过滤用纺织品技术发展难题及趋势
过滤用纺织品技术中亟待解决的重大问题可分为新型纤维滤料成型技术、滤料复合工艺技术以及过滤材料功能性整理技术。这些技术的开发与产业化可有效缩短与发达国家的差距，有望开发出替代价格昂贵的进口滤材的新型高性能滤材，扩大在钢铁、水泥加工等领域中的应用。
（一）高效过滤技术
高效过滤技术主要表现在提高过滤介质的比表面积和缩小介质材料的孔径尺寸。纳米纤维过滤介质主要用于气体、液体和分子过滤中。目前，复合过滤介质材料多由两部分组成，即超细纤维非织造材料与亚微米/纳米级非织造材料，其中纳米纤维组分决定着高效过滤介质的基本性能。通过静电纺丝方法制得直径为70～500nm的纳米纤维网，并将其敷于常规梳理非织造材料或机织物表面，可得到纳米纤维非织造材料。多层复合过滤介质的空气透过能力可以通过纳米纤维层的厚度变化和停留时间控制。与常规的超细纤维过滤材料相比，纳米纤维过滤介质具有理想的孔径。此外，纳米纤维还可以使过滤效率倍增，从而减少能源消耗。
（二）长效驻极技术
针对国内驻极非织造材料电荷消散时间较短的问题，在纺丝过程中添加新型储电材料，可以延长驻极后纤维的带电时间。为此，应着重研究储电材料的种类与添加比例对于驻极效果的影响，并实现储电颗粒纳米化，尽可能减少其对纺丝过程的影响。在此基础上，研究储电颗粒沿纤维轴向均匀分散的方法，可最终形成具有长期储存电荷能力的驻极非织造材料，打破跨国公司在长效静电驻极技术上的垄断地位，未来几年全球纳米纤维市场将快速增长。
（三）袋式除尘技术
随着国家对排放标准的修订，袋式除尘技术因为可以达到严格的排放标准而越来越被重视，并被广泛应用于电力、钢铁、水泥、有色金属和垃圾焚烧等诸多领域。国际上所有的垃圾焚烧炉都采用袋式除尘器和高温滤料除尘，这类滤料必须满足耐高温、耐化学腐蚀、疏水、易清灰等技术指标要求。PTFE纤维耐化学药品性好，使用温度为260℃，最高使用温度为290℃，耐腐蚀性能好。但其在强度、静电积聚等方面的缺陷为滤料成型带来难度，限制了其在过滤领域的大规模使用。PTFE纤维在梳理成网与固结关键技术中，首先应研发特殊处理助剂及处理作业程序和梳理机构，克服PTFE纤维易积聚静电的难点，使PTFE纤维可以受高速梳理并均匀成网。在此基础上，以全流程自动控制技术为目标，自主研发高速铺网与先进自调匀整技术，提高铺网速度并改善纤网均匀性和滤材的透气均匀性，为高质量PTFE过滤材料的制备奠定基础。此外，基于PTFE纤维的纤网固结技术还应关注高效节能型水刺技术的产业化应用，力求在低能耗工艺条件下实现纤网的梯度缠结复合结构，减少高性能纤维用量，并在达到过滤精度的同时降低过滤阻力。
（四）纺丝直接成网技术
纺丝直接成网技术主要用于生产聚酯、聚丙烯与双组分纤维网，一些国外企业对高性能聚合物直接纺丝成网技术的研究仍处于保密状态。此外，纺丝直接成网中的纤网结构较为单一，需引入多级梯度纤网结构，以提升高性能纤维非织造材料的过滤精度，并在获得较高过滤效率的同时尽可能减小过滤阻力。
（五）后整理技术
后整理技术在传统产业用纺织品中并不鲜见。目前，国内过滤用纺织品功能性整理技术的研究和应用尚处于起步阶段，如能在借鉴、结合传统后整理技术的基础上，针对我国燃煤等复杂过滤工况尾气、发动机尾气和室内空气净化等的要求，开展催化分解机理、功能性整理剂开发、整理技术优化等研究，必将在过滤用纺织品整理领域取得突破。
（1）水过滤用非织造过滤材料。水过滤是非织造过滤介质最大的应用领域及增长的关键驱动因素之一。据GVR的预测，未来10年全球非织造滤材在水处理领域的市场规模将进一步扩大，保持年均复合增长率为7.8%的中高速增长，市场估值将由2015年的8.618亿美元增长至2024年的16.831亿美元（图4-16）。增长的动力主要来自于全球范围内，尤其是亚太、中东、非洲等水资源匮乏国家和地区对饮用水过滤、污水处理和海水淡化不断增加的需要。
图4-16 2010～2024年全球非织造过滤介质在水过滤领域的市场估值和预测
（2）交通运输用非织造过滤材料。交通运输行业是非织造布过滤材料市场的另一重要应用领域，汽车用滤料（汽车滤清器）包括空气过滤、机油过滤和燃油过滤三种，是保证汽车发动机的经济指标、动力指标、可靠性和排放指标得以正常发挥的重要部件。非织造布相比其他过滤材料具有更卓越的效率和更多的优势，如：增加空气净化效率、减少能耗成本、延长使用寿命等。
未来几年，各国政府对汽车碳排放量的监管力度将不断加大，汽车售后养护市场也将不断增长，这将使非织造过滤介质在交通运输领域的市场规模进一步扩大。据GVR的分析，2015年非织造过滤介质在交通运输行业的市场规模为9.02亿美元，预计到2024年有望增长到16.63亿美元，年复合增长率达到7.1%。其中，中国以仅次于美国的世界第二大汽车市场的规模稳居亚洲地区最大汽车用非织造过滤介质市场地位；而得益于强劲的汽车工业发展势头，印度非织造过滤介质在交通运输领域市场将在未来10年迎来最快增长，年均复合增长率将高达8.7%，市场规模有望翻一番（图4-17）；中东地区海湾国家拥有全球45%以上的石油储备，极低的燃料成本、高水平的收入以及每年6%的人口增长速度是该地区汽车及汽车售后养护需求高速增长的重要原因。据统计，中东地区每户汽车拥有率居世界前列，而且正以每年10%以上的速度增长，这一趋势也将拉动非织造过滤介质在该地区交通运输领域以高达8.3%的年均复合增长率增长，市场规模有望超过汽车制造强国日本。
图4-17 2010～2024年亚太及中东和非洲地区非织造过滤介质在交通运输领域的市场估值及预测
（3）暖通空调用非织造过滤材料。暖通空调（HVAC）系统对非织造过滤材料的需求也在稳步提升。暖通空调的发展高度依赖建筑工程的活跃程度和经济发展水平，自2009年经济危机以来，虽然暖通空调市场经历了较长的复苏期，但是依然存在较大的发展空间。据美国专业市场运营状况分析公司Navigant Research公布的研究结果，2024年之前，暖通空调市场增速将逐渐从中速增长转为高速增长。尤其是在亚太地区发展中国家，工业化程度的日益提高以及住宅和商业区供暖需求的不断提升为非织造过滤材料在该领域的应用创造了良好的发展机遇。据GVR的统计，2015年全球非织造过滤介质在暖通空调行业的市场估值为5.957亿美元，到2024年有望增长到11.452亿美元，在预测期内年均复合增长率为7.6%。其中，亚太、拉丁美洲和中东地区是全球暖通空调市场发展的重要驱动市场，中国、印度等亚洲制造大国预计未来10年的年均复合增长率将高达9%以上（图4-18）。
同时，室内空气污染物CO、氨气、粉尘、臭氧、细菌、真菌、病毒、异味、放射性氡气等引发的建筑物关联症、多发性化学物质过敏症等疾病成为近年来社会各界关注的热点问题，医院洁净室等各种对空气过滤有高要求的场所也对过滤产品提出了更高的要求。与亚洲市场的快速增长相比，北美、欧洲等发达国家市场则主要着眼于技术升级，推行更高效的过滤材料。
图4-18 2010～2024年亚太及中东和非洲地区非织造过滤介质在暖通空调领域的市场估值及预测
（4）工业用非织造过滤材料。工业的高速发展已经成为带动非织造滤材市场不断扩大的另一大重要驱动力，尤其是钢铁、冶金、水泥、化工行业以及电力和垃圾焚烧炉等领域，其烟气中粉尘治理大量采用袋式除尘技术，带动非织造高温过滤材料大幅增长。据GVR的调查和预测，2015年全球工业用非织造过滤介质的市场规模为4.16亿美元，未来10年有望以7.3%的年均复合增长率增长，到2024年市场规模将达到7.81亿美元。其中，亚太地区新兴制造业大国印度以快速增长的制造业确立了非织造过滤材料在该领域应用的快速增长。根据麦肯锡全球研究所的预计，按照目前的增速，到2025年印度制造业的总产值将会达到1万亿美元，占GDP的25%～30%，驱动更大的非织造过滤介质应用市场。随着印度制造业的进一步发展，其非织造过滤介质在制造业的应用也将迎来快速发展，预计将以8.9%的年增长率增长，市场规模将由2015年的2350万美元增至2024年的5030万美元（图4-19）。
图4-19 2010～2024年亚太及中东非洲地区工业用非织造过滤介质的市场估值及预测市场竞争
环保过滤材料市场的影响因素较多，而来自宏观层面政府立法以及国家标准的影响是主要方面。近年来，世界各国在环境保护方面的政策及排放标准日趋严格，这一趋势将进一步推动高效过滤市场的发展。大气环境标准方面，各国相继出台了针对更细颗粒物的限定标准。如美国自1997年就设定了PM2.5限值标准，成为第一个制定PM2.5浓度标准并开始检测的国家，在2006年对标准进行了修订后限制更加严格；澳大利亚、日本、英国、欧盟等发达国家和地区也制定了严格的空气质量标准，并逐步提高标准限定要求。近年来，部分发展中国家也开始将PM2.5纳入检测范围。如我国于2012年发布了GB 3095—2012《环境空气质量标准》标准，并从2012年起开始分步实施；印度2009年修订的新标准也对PM2.5进行了限定（表4-13）。
表4-13 各国环境质量标准对PM2.5的限值
另外，据相关机构预测，未来水过滤材料使用标准将不断提高，汽车等终端应用领域也对排放提出了更高的要求。如欧盟汽车排放标准从欧Ⅰ到欧Ⅵ，排放指标不断收紧，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）。更加严格的环境质量及排放标准对过滤产品提出了更高的要求，倒逼过滤产品制造商不断从技术上进行升级，开发更加高效的过滤产品。