| Dokusuz Yüzey | Dokuma |
| -Düşük üretim maliyeti | -Pahalı üretim |
| -3 boyutlu yapı | -Çoğunlukla 2 boyutlu yapı |
| -Hacimli enine kesit | -Düz enine kesit |
| -Lif inceliği ile sınırlanmış filtre inceliği | -İplik inceliği ile sınırlanmış filtre inceliği |
| -Yapı ve kalınlığından kaynaklı yüzey ve dip filtrasyonu | -Yüzey filtrasyonu |
| -Lif yapısı derecelendirilmiş filtrasyon için uygundur (ince-orta-kaba); tülbent (ağ) tabakalı yapı kaba ve ince partikülleri uzun işlem süresi sonucu olarak ayırarak uzaklaştırır. | Atkı-çözgü yapısı, boru efekti yaratabilir, kolaylıkla toz penatrasyonuna neden olabilir, tercihli tortu ve filtre dayanımını yükseltir |
| Yüksek hava geçirgenliği ile yüksek standartta ayırım ve maksimum lif yüzey alanının kullanılması yüksek yüzey yüklenmesi | |
| Ayırma, vurma, engel oluşturma, difüzyon veya elektrostatik yükleme ile gerçekleştirilebilir. | Elek etkisi |
| Gözenekler tutulacak partiküllerden daha büyük olabilir (20-60u),ama hala yüksek verimlilikte ayırma sağlar. | Sadece iplikler arasındaki kesişme boşluğundan daha büyük olan materyaller tutulabilir. |
6.1. Filtrasyon Prensibi
Filtrasyonun ana prensibi, gaz/hava veya sıvıların akış enerjisindeki kaybı azaltırken, asılı duran partiküllerin filtreye çarpma ihtimalini yükseltmek ve filtre duvarında tutunmalarını sağlamaktır.
Filtreleme elemanı sıvının akmasına izin verirken küçük partikülleride toplar, ve böylece temiz bir sıvı üretir.
Aslında filtre toplam hacminin büyük bölümü hava boşluğundan oluşur. Bu boşluğun toplam filtre oranına geçirgenlik denir. Filtre içindeki boşluğun miktarı ve dağılımı endüstride kullanılan filtrelemenin verimliliğinin bir dizi önemli özelliğini etkiler. Filtre geçirgenliğinin bilinmesi birçok kullanım amacı için önemlidir; örnek olarak, elektrik süpürgelerinin torbaları… Hava geçirgenliği filtre materyalinden havayı geçirme kolaylığıyla ölçülür. Basınç altındaki hava akış oranı geçirgenlik farkı altındaki materyalin belli bir bölgesinden geçen hava akışına oranıdır. Geçirgenlik genellikle gözenekli filtre yapısıyla artırılır, fakat kumaşın bitim işlemi tipininde geçirgenlik üzerinde gözardı edilemeyecek bir etkisi vardır. Filtre araçlarının gözenekliliğinin artması, basınç düşüşünü azaltır. Basınç düşüşünün daha yüksek filtre verimliliği için minimize edilmesi gerekir. Aynı zamanda artan akış oranı basınç düşüşünü artırır. Sistem dizaynı ve konfigürasyonuna bağlı olan ilişki doğrusal olamaz.
Filtrasyon filtre içinde farklı yüzeylerde yer alır. Bu yüzden, sıvı içindeki partiküllerin lifler ve partiküller arasındaki fiziksel bağlanma kuvvetleri nedeniyle lifler tarafından zapt edilmesi yüksek bir olasılıktır. Partikül boyutları tekstil materyalindeki gözenek boyutlarından daha büyükse, partikül kolayca durdurulur. Dokuma kumaş filtrelerde, Filtrasyon için gözenekler iplikteki yarıklardan oluşur. Tülbent esaslı filtrelerde ise gözenekler bireysel liflerin arasında oluşan küçük boşluklar tarafından oluşturulur. Gözenek boyutlarından daha küçük olan partiküller için, 5 ayrı yakalama mekanizması vardır.
1. Yolunu kesme: Bir partikül kendi yarıçapından daha küçük bir boyuttaki lif yüzeyinden geçmeye çalıştığında sadece lifle çarpışır ve durdurulur yada yakalanır.
2. Eylemsiz bırakma: Bir akışın hızı süreklilik denklemi yüzünden bir filtrenin boşluklarından geçerken artar. Ağır bir partikül akışla taşındığında, interiası yüzünden kolay ve elverişli duruma gelen akışın dışına atılır. Bu, partikülün diğer lifler tarafından yakalanmasına neden olabilir.
3. Rasgele yayılma: Brownian tipi hareket yüzünden, bir akış içindeki partiküllerin rasgele titreşim ve hareketi olarak tanımlanabilen, filtrenin açıklıklarından doğru geçmeye çalışanlar dışında, partiküller lifler tarafından yakalanma şansını artıran zig-zag bir rota takip ederler.
4. Elektrostatik yükler: Mikroskopla bile görülemeyecek boyuttaki partikülleri mekanik yöntemlerin birleşimiyle bile zapt etmek zordur. Lirlerin güçlü elektrostatik kuvvetlerinin partikülleri çektiği iyi bilinir. Bu yüzden, liflere küçük yada orta boy partikülleri çekmek için kalıcı elektriksel yükler verilebilir. Yüklenmiş lifler filtrasyonun verimliliğini artırırlar.
5. Yer çekimi kuvvetleri: Yer çekiminin etkisi altında batan bir partikül lifle çarpışabilir ve yakalanabilir.
Proses ayrımına bağlı olarak, filtrasyon genellikle partikül filtrasyonu, mikrofiltrasyon, utlrafiltrasyon, nanofilrasyon ve hiperfiltrasyon(tersine dönmüş geçişme) olarak tercih edilir. Modern filtrasyon teknikleri 1 Angstrom boyutu kadar küçük partikülleri ayırabilir.
6.2. Filtrasyon Araçları
Filtre araç ve konfigürasyonları değiştirilebilir, gruplara bölünebilir. Kuru ve sıvı filtrasyon filtreleri iki önemli gruptan oluşur. Uygulamaya bağlı olarak, farklı şekillerdeki endüstriyel filtreler tekstil materyallerinden yapılır.
Sıvı filtreler, petrol türevleri, kimyasallar, sıvıların temizliği, yağlar, boyalar, ilaç yapımı, gıda prosesleri, içecekler, kozmetik ürünler, yarı ilktenler… v.b.lerinin proseslerinde kullanılır.şirketi radyal pileli bir filtre elemanı gelişmiştir. Radyal pile dizaynı yatay bir şekilde yığılan pilelerle filtre kartuşunun tamamını doldurur. Üreticiye göre dikey pileli filtre araçlarıyla karşılaştırıldığında radyal pile dizaynı daha fazla yüzey alanı, daha iyi performans, daha uzun ömür ve daha az kullanılmayan boşluk alan sunar.
Dönel silindir filtreleri vakum tipi yada basınç tipi olabilir. Kömür çamuru filtrasyonu için kullanılan bir dönel silindir vakum filtresi filtrasyon malzemesiyle kaplı büyük bir silindirdir. (6 m’den fazla çapta ve 6 m uzunluğunda) Silindir devamlı bir şekilde ve yavaşça döner. Silindirin aşağıdaki bölümü çamurumsu bir karışım içeren konteynırın içine batırılır. Vakum, filtre malzemesinin dışına yapışan katı tabakadan ayrılan sıvıyı emmesi için silindir filtrenin içinde kullanılır. Silindir dönerken, katı tabaka bir bıçak kullanılarak kaldırılır ve filtre malzemesinden ayrılır. Döner basınç filtresi içinde filtre malzemesiyle kaplı dönen silindir kapalı bir kapta kontrol altına alınır. İşlem araçları bu kabın içine basınç altında beslenir. Basınç silindir filtresi katı sıvı karışımlarının devamlı mekanik ayrımında kullanılır. Yüksek basınç ve sıcaklıklara dayanıklıdır.
Dönel disk filtrelerinin içinde filtre kumaşıyla kaplı belirli bir sayıda disk yatay bir şaftın üzerine monte edilir. Diskler süspansiyon kabının içinde döndürülür ve vakum şaftın göbeğine doğru uygulanır. Diskler süspansiyona yeniden girmeden önce üzerindeki katı maddeler uzaklaştırılır. Çok çeşitli dönel disk filtreleri vardır. Filtre presi aralıklı sıvı filtrasyonu için kullanılan, beraber preslenmiş ve filtre malzemesiyle kaplanmış bir çok çift levhadan meydana gelmiştir.
Çamurumsu karışım yüksek basınç altındaki bölmenin içinde sıkıştırılır. Sıvı, filtre malzemesi yüzeyinde katı tabakayı bırakarak süzülür. Daha sonra levhalar ayrılır, katı tabaka dökülür ve döngü tamamlanır.
Kayış filtrelerinde bir emme tabakası dönen bir filtre kumaşını destekler. Devamlı bir vakum ve geri dönüş darbesi döngüsü vardır. Emme uygulandığı zaman filtrasyon kayış tarafından taşınan vakum tablasının üstünde aşağı doğru gerçekleşir. Daha sonra tabla döngüyü tamamlayan orjinal pozisyonuna geri çekilirken kumaş ileri doğru hareket etmeye devam eder ve vakum durdurulur.
Torba filtreler endüstriyel ortamlardaki tozun uzaklaştırılması için kullanılır. Uygulamaya bağlı olarak, toz torbanın iç yada dış yüzeyinde zaptedilebilir. Bir fan tarafından oluşturulan emme filtre kumaşının yüzeyinde toplanan tozu çekmek için kullanılır. Filtrasyonun verimliliği çok ince tozların toplanması için % 99.9 civarında olmalıdır. Toplanmış toz verimli filtrasyonun sağlanması için periyodik bir şekilde kumaş yüzeyinden uzaklaştırılmalıdır. Bu, titreşim jeti, ters hava akımı yada sallama yöntemlerini içinde barındıran farklı yollarla yapılabilir. Eski sistemlerde, bir bölümdeki filtre torbaları hava akımı başka bir bölüme geçerken sallanır. Yeni sistemlerde, sıkıştırılmış hava süratle filtrasyon işlemini yarıda kesmeden kısa bir şekilde sallamak için torbaların içine üflenir. Toz torbaların altındaki bir kap içinde toplanır ve periyodik olarak uzaklaştırılır.
6.3. Kuru Filtrasyon
Kuru filtrasyonun uygulama alanı maden endüstrisini, kimya endüstrisini, demir çelik endüstrisini, çimento endüstrisini, bitkilerin toplanmasını birincil demir eritme endüstrisini, kireç, kil, kaolin, seramik, yem, tahıl ,gıda endüstrilerini, ahşap ve mobilya endüstrilerini kağıtla ilgili endüstrileri ve tekstil bitki üretimini içine alır. Filtre araçları ayrıca nakletme karıştırma, değirmen, hacimli materyallerin taşınmasında kullanılmaktadır.
6.3.1. Lifler ve Ürünler
Kuru Filtre araçlarında en yaygın şekilde kullanılan lif poliesterdir. (Yaklaşık olarak tüm materyallerin % 70’inde)Kuru filtrasyondaki diğer lifler nylon, polipropilen, akrilik, aramidler , politetrafloraetilen , cam ve sülfardır. (PPS)
Pamuklu kumaşlar eski sallama tipi sistemlerde kullanılır. Mikrocam tabaka malzemesi HVAC (Isıtma, havalandırma, klimalandırma) uygulamalarındaki yüzey filtrelerinide içine alan yüksek ASHRAE (Amerika Isıtma Topluluğu, Soğutma ve Klimalandırma Mühendisleri) verimliliği için kullanılır. Poliester dokusuz kumaş ters akımlı yada titreşim jeti sistemlerinde kullanılır. Poliester uzunluğundan dolayı gaz filtrasyonunda en yaygın biçimde kullanılan liftir, oldukça yüksek sıcaklık direnci (150 °C kadar) ve düşük maliyetli olması sebebiyle filtrasyon uygulamaları için poliesterin dezavantajı düşük alkali, asit ve buhar direncidir. Homopolimer akrilik kimyasal koşulları ve sıcaklık direnci 130°C ye kadar olan daha iyi bir kumaş istendiğinde kullanılır.
Ryton (polipropilen sülfit, PPS) 1983 yılında Philips Fibers tarafından ticari ad haline getirilmiştir. Filtrasyon özellikleri açısından yüksek performansa sahiptir. Bu yüksek sıcaklık filtrasyon kumaşı 190 °C e kadar devamlı kullanım için uygundur. Nomex (aramid) 200°C ye kadar sıcaklıklar için kullanılır.
Teflon (Politetrafloroetilen yada PTFE) maksimum 260 °C ye kadar sıcaklıklara dayanabilir. Dokuma cam filtre torbaları halen 250 °C ye kadar kullanılmaktadır.
Cam elyafı yüksek bir partikül tutma kapasitesine sahiptir. Son zamanlarda , cam elyafının güvenine ilk bakışta artan bir ilgi olmuştur ve insan sağlığı, HVAC uygulamalarında kullanımından etkilenmektedir. Cam elyafı içeren materyallerin tertibatı cilt tahrişine neden olabilir. Eğer cilt yıkanmazsa, tahriş normal olarak uzun bir süre için kalıcı olur. Eğer fazla sayıda havadan gelen toz cam elyafından serbest bırakılırsa üst seviyede kaşıntıyı ve boğaz yanmasını da içeren solunum problemleri ortaya çıkar. Cam elyafının fazlaca kullanımı geçici akciğer problemlerine neden olabilir. Ayrıca astım bronşit gibi kalıcı durumlarda ortaya çıkarmaktadır. Cam elyaflı liflerle donatılmış binaların iç mekan havalandırmaları lif düzeylerinin düşük olduğu bulunmuştur. Ek olarak cam elyafın maruz kalmaktan doğan akciğer kanserinin muhtemel riskinin çok az olduğu bilinmektedir.
Dupont, Teflon – cam elyafı karışımı Tefaire adında tülbent esaslı bir filtre kumaşı geliştirmiştir. İddia edilene göre karışımdaki iki lifin zıt statik elektriklenme karakteri çok küçük boyutlarda partiküllere toplanmasının verimliliğini ve performansını geliştiren süreç sırasındaki elektriksel yüklenmenin ortaya çıkışıyla sonuçlanır. Toz Teflon lif üzerinde toplanır, cam elyafı yığını temizleyici olarak meydana çıkar. Üreticiye göre, Teflon lifleri küçük miktardaki ince cam liflerinin toplam uygun lif yüzey alanlarını arttırırken ve düzeltilen toz toplama verimliliği ile sonuçlanan keçe gözenekliliğini azaltırken filtre torbasının ömrünü uzatır.
Polipropilen tekstil yapıları endüstriyel filtre kumaşlarının yapımında kullanılmaktadır. Polipropilenin filtreler için hammadde olarak seçilmesinin nedeni gerçekte, polipropilenin mükemmel asit, alkali ve aşınma direncine sahip olmasıdır. Ucuzdur ve melt-blown tekniği kullanılabilir. Poliamid ve Gore–tex ince zar filtreleride kuru filtrasyonda kullanılır.
Seramik lifleri 1000 °C civarındaki sıcak gaz filtrasyonuna uygundur. Böyle ürünlerin en büyük üreticisi Nextel adında bir malzeme ile 3 M firmasıdır. Diğer yüksek sıcaklığa dayanıklı seramik malzemeler Avrupa’lı üreticiler tarafından piyasaya sunulmaktadır.
Gazların filtrasyonu için en çok tülbent esaslı yüzeyler kullanılmaktadır.Needle-punched filtre kumaşı iyi bir boyut stabilitesi, mükemmel partikül tutma ve tıkanmaya karşı dayanıklılık özelliklerine sahiptir. Bu filtreler çoğunlukla poliester, homopolimer, akrilik, naylon, polipropilen, Nomex, Ryton, P84 ve PTFE’ den yapılır.
Melt – blown tülbent esaslı yüzeylerde hızla büyümektedirler. Melt-blown ve mikrolif tülbent esaslı yüzeyler aslında yüksek verimlilikteki ASHRAE de ve genelde % 80-95 arasındaki verimliliklerle Eurovent sınıflarında kullanılır.
Yüksek verimlilikteki ASHRAE – Eurovent filtrasyonunda kullanılan bir çok melt-blown mikrolif tülbent esaslı yüzey sık sık elektrostatik olarak yüklenirler ve elektret tülbent esaslı yüzey olarak adlandırılırlar. Bir elektret uzun süreli elektrostatik yüklü anlamına gelen iletken olmayan bir polimerik maddedir. Bu maddeler iki farklı üretim alanına ayrılabilir.
Özel elektret tülbent esaslı yüzey ürünleri farklı ağırlıklarda, inceliklerde üretilir ve bu yüzden 5.3 cm/s oranındaki hava akımında 0.1 mikron tanecikli DOP (Dioctyl Phthalate Liquid ) ortamına göre % 99.9996’ ya kadar farklı verimliğe sahiptirler.
Elektriksel olarak yüklenmiş lifler NaCl gibi partikülleri en derin yere kadar tutarlar. Hava filtreden akmaya devam ederken mikrocam elyafı filtreleri daha fazla kapalı yapıya ihtiyaç duyarlar ve ilk önce daha fazla hava akım direnci ve daha büyük basınç düşüşlerine neden olan filtre yüzeyindeki NaCl partiküllerini tutarlar.
6.3.2. Uygulamalar
Needle-punched filtreleri torba filtre ve düz filtre şeklinde kuru filtrasyonda kullanılır. Nomex (aramid) lifi torbalar sıcak asfalt karışımlarında kullanılır.
Termobonded, molded ve melt-blown tülbent esaslı yüzeyler endüstriyel ve medikal yüz maskelerinde kullanılmaktadır.
Büyük hacimdeki cam ve polyester filtreler binalardaki, bürolardaki, fabrikalardaki sıradan ısıtma ve klimalandırma sistemlerinde ortak olarak kullanılmaktadır. Taranmış rayon, pamuk ve polyester karışımları orta ve düşük verimlilikteki filterelerde kullanılır. Orta ve yüksek verimlilikteki mikrocam tabaka filtreler ilaç medikal nükleer ve elektronik endüstrileri gibi kritik uygulamalarda kullanılır. Tülbent esaslı yüzeyler otomotivde, çim kesme makinelerinde, zincir kesme aletlerinde, portatif gazlı üfleyicilerde kullanılır. Diğer tülbent esaslı filtre uygulama alanları endüstriyel havalandırma kompresörler, türbinler pinomatik kontroller susturucular ve vakum pompalarının korunması için hava giriş filtrelerini içerir.
Endüstriyel uygulamalarda kömür yanması, çimento üretimi, çelik yapımı vb gibi durumlarda yüksek miktarda tozun atmosfere yayılmasının engellenmesinde kullanılır. Siyah karbon, ince pigmentler vb. gibi diğer partiküllerde filtre edilmelidir. Kumaş filtreler baghouse sistemlerinde toz filtrasyonu için çok uygundur. Tülbent esaslı yüzey ürünleri aynı filtrasyon verimliliği ile daha fazla hava akımına izin verir. Kumaşlar genellikle yoğun yapılıdır ve düşük hava geçirgenliğine sahiptirler. Uygulama koşullarına bağlı olarak filtreler aşınma, kimyasal etki ve tozla kaplanma yüzünde birkaç ay içinde kullanılamaz hale gelebilirler . Bazen yüksek gaz sıcaklıkları, buhar, sülfüroksitler, asit ve alkalin içeren çok sert koşullar olabilir.
6.3.3. Klimalandırmada Kullanılan Filtreler
Filtre uygulamalarında önemli bir alan da klimalandırma ünitelerindedir. Hava filtrasyonu için en önemli sorun havayı temizlemektir. Melt-blown tülbent esaslı yüzeylerin iki uygulaması HVAC ve HEPA (yüksek verimli partikül ayıran hava filtresi) filtrasyonudur.
HVAC endüstrisi iç mekan hava kalitesinin önemi yüzünden yüksek standartlar istemektedir. HVAC sistemlerinin verimlilikleri ASHRAE tarafından Kuzey Amerika’da ve belirtilen Euroventin 4/5’inin altında Avrupa’da kontrol edilir. Hemen hemen dünya çapında halen kullanılan bütün HEPA filtreleri 0,3 mikron partikül yakalama kapasitesinde Mikrocam, wet-laid kağıt esaslıdır. 0.3 mikron büyüklüğü % 99.95 oranı DOP testine göre minimum verimliliktedir.
Filtrelerin gelecek nesli 0,1 mikron büyüklüğündeki partiküller için % 99.9995 verimlilik istenen ULPA ( Ultra Düşük Geçirgenlikte Hava Filtresi) olacaktır. Böyle verimlilikler normal olarak diğerlerine göre yüksek diferansiyel basınç gideriyle elde edilebilir. Atmosferik havadaki tohum parçaları, polenler, lifli partiküller, toz, karbon atığı, duman, aerosoller 4 mg/m3’ü geçmeyen klima sistemleri için filtre edilmelidir. Bu partiküllerin boyutları 1 mikrometreden daha küçük olabilir. Uzun yıllardır, HVAC endüstrisi araçları korumak, eşyaları korumak tavan ve diğer eşyaların renginin değişmesini engellemek için hava filtresi kullanmaktadır.
Son zamanlarda tüketiciler havada uçan kirleticilerin ortaya çıkardığı zararlı sağlık sorunların farkına varmaya başladılar. Artık insan sağlığını etkileyen havada ki partiküllere çok daha fazla önem verilmektedir.
HVAC filtreleri iç mekan tehlikeli havada uçan partikül konsantrasyonunu düşürmek için güçlü ısıtma ve soğutma sistemlerinin bir parçası olarak kullanılmaktadır. Bazı partikül filtreleri sıvılaşan dumanlarının ortaya çıkardığı buharla ilişkisi olan akciğer kanseri riskini azaltır. Mikrobiyolojik partiküllerde mantarlar, bakteriler ve böcekler hava filtrasyonun etkisiyle uzaklaştırılır. Diğer havada uçuşan partiküller yapıları ve bileşimlerinden kaynaklanan sağlık sorunlarına neden olurlar. Şehir dışındaki ve endüstriyel bölgelerdeki toz konsantrasyonlarının miktarları sırasıyla 0.1 mg/m3 ve 5 mg/m3 ‘tür. 0.2 mg/m3 seviyesindeki bir toz konsantrasyonu kabul edilebilir olarak düşünülmektedir.
Klimalandırma ünitelerindeki filtrelerin atmosferik tozun % 90’ını tuttuğu düşünülmektedir. Konutlar için tasarlanmış klima sistemlerinde kullanılan filtreler genellikle kalın ve düşük yoğunluklu poliester ya da cam lifinden yapılır. Bu filtreler yüksek hava akış oranına izin verir ve iyi bir toz toplama kapasitesine sahip bir şekilde tasarlanılırlar. Filtrenin kalınlığını azaltacak bir basınca maruz kalmaması gereklidir. Bazen filtre yapısı içindeki lifler partikül yakalanmasına yardımcı olması için yapışkan bir filmle kaplanır. En son gelişmeler arasında 3M’in elektrostatik olarak yüklenmiş ürünü bulunmaktadır.
Temiz hava bir çok uygulama için gereklidir. Hastane odalarında, serbest halde dolaşan zararlı bakterileri içermeyen temiz havaya ihtiyaç vardır. (HEPA filtrasyonu) Bakteri boyutu 1 mikrondan küçük ya da 10 mikron boyutuna kadar olabilir.
Aralarında sadece birkaç mikron uzaklık bulunabilen mikro devrelerinin üretiminde temiz odalar çok önemlidir. Bu tip kritik bir uygulama için genellikle ikinci bir filtrasyon aşaması kullanılır. İkinci filtre genellikle kalın bir kumaştan yada yüksek filtrasyon yeteneğine fakat düşük hava geçirgenliğine sahip bir cam lifinden yapılır. Sonuç olarak pileli bir yapıyla elde edilebilecek geniş bir filtre alanına ihtiyaç vardır. İkinci filtrenin filtrasyon yeteneği %99.9 civarındadır.
6.4.Sıvı Filtrasyonu
6.4.1. Lifler ve Ürünler
Polipropilen lifi kimyasal bozulmalara karşı direncinden dolayı filtrasyon özelliklerini geliştirmek için sıvı filtrasyonda dokuma ve tülbent esaslı yüzeylerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Polipropilen sıvı filtrasyon da yaklaşık olarak tüm materyallerin % 50’sini oluşturur. Dokuma ve tülbent esaslı yapılardaki poliester sıvı filtrasyon da kullanılır. Viskoz rayon lifleri de sıvı filtrasyon için uygundur. Tülbent esaslı yüzeylerin sıvı filtrasyon da kullanımları gün geçtikçe artmaktadır. İğneleme tekniği (Needle- punched) , yapıştırıcıyla bağlama (adhesive bonded ) , emdirme (impregnated), ve (calendered) ısıyla bağlama yöntemleriyle üretilmiş tülbent esaslı kumaşlar kullanılmaktadır.
Rayon yada poliester iğnelenmiş tabakalar tekli ve çoklu kartuşlu filtre kabındaki kullanıldıktan sonra atılabilen filtre elemanı olarak kullanılan mikron derecesinde kaplarda kullanılır. (3 µm ile 100 µm arasında) nylon ve polipropilen tabakalarda bu amaç için kullanılır. Spunbonded filtre elemanı kapsamlı olarak makine üretimi yapan fabrikalarda endüstri yağlarını ve sıvılarını süzmek ve temizlemek için kullanılır. Yaş serme (wetlaid) tülbent esaslı yüzeyler gıda filtrasyonunda özellikle süt gibi günlük ürünlerin filtrasyonunda kullanılır. Tülbent esaslı yüzeyler ayrıca tıpta kan filtrasyonu ve dializ için kullanılır. Kağıt yapımında ürünlerin şekillendirilmesi sırasında karışımdan kimyasalları ve suyu akıtmak için kullanılan filtreler poliester monofilamentlerinden yapılmıştır.
6.4.2. Uygulamalar
Partikül konsantrasyonuna bağlı olarak sıvı filtrasyonu iki türe ayrılabilir. Düşük partikül konsantrasyonu ve katı konsantrasyonunun % 10 ‘dan daha fazla olduğu yüksek partikül konsantrasyonu. Sıvı filtrasyonu için bir başka tip sınıflandırma da sürekli ve süreksizdir. Sırasıyla silindir (dönel) filtre ve tabaka şeklinde kullanılanlar. Partikül konsantrasyonu % 10’un altında olduğu zaman sıvı küçük gözeneklere sahip filtreye doğru pompalanır. Genellikle malzemedeki küçük gözeneklerin tıkanmasını engellemek için bir filtre yardımcısı kullanılır. Filtre yardımcısı diatomit gibi bir tozdan meydana gelen filtre kumaşının üzerinde gözenekli bir tabaka oluşturur ve filtrenin katı tutma kapasitesini arttırır, sıvıdan istenilmeyen pisliği uzaklaştırır.
İkinci tip filtreleme uygulaması, seramik kilinin toplanması, kimyasal üretimdeki ayırmalar şehir atık suyunun ayrılması, kömür tozunun , kumun, kilin ayırımı gibi katı konsantrasyonu %10’dan daha fazla olan yani çamurumsu bir yapıyı süzmektir. Dönel vakum filtreleri bazı çamur filtrasyonu uygulamalarında kullanılır.
Bazı uygulamalar için dokuma, dikişle bağlama (stitch bonded) ya da spunbonded destek malzemeler kullanılabilir. Yüksek sıcaklıklardaki uygulamalarda lifli ağ yapısı sıcaklığı azaltabilir. Yüzeyin yumuşaklığının artması için bir yüzey bitim işlemi uygulanabilir. Yumuşak yüzey tortu ya da topakların kolay uzaklaştırılması için gereklidir. Polipropilen lifleri iyi kimyasal direnç dayanıklılık, düşük nem çekme ve yüzey topak uzaklaştırması gelişmiş bir hidrofobik yapı sunar. Son zamanlarda iğneleme ile bağlama ürünler dokuma ürünleri yerine kullanılmaya başlanmıştır. Dokuma naylon ve iğnelenmiş polipropilen filtreleri karşılaştırıldığında tülbent esaslı yüzeylerin kullanımı desteklenmektedir.
Petrol ve petrol ürünleri filtre mumları kullanılarak süzülürler. Filtre mumları 250 mm uzunluğunda 60 mm dış çap. 30 mm iç çap boyutlarında bir tüp şeklinde yapılırlar. Tülbent esaslı filtre kumaşı yağ filtrasyonunda da kullanılır. Yüksek saflık için çok ince mikron boyutunda cam, poliester yada polivinilklorit liflerinden yapılmış Spunbonded filtre kumaşı kullanılır. Yeni enjeksiyon sistemindeki hassas yüksek performanslı petrol pompaları pislikler ve hava girişiyle ilgili olarak petrol filtresinin filtrasyon karakteristikleri için yüksek gereksinimlere hazırlar.
Filtre ürünleri yaygın bir şekilde gıda endüstrisinde kullanılır. Su kartuş filtreleri suyu temizlemek için kullanılır. Modern süt filtrasyonu otomatik filtre sistemlerinde süreli bir biçimde yapılmaktadır. Filtre kumaşı iyi bir gerilme kuvvetine sahip olmalıdır.
Metal lif ya da ipliklerden yapılmış dokuma ve tülbent esaslı yüzeyler eritilmiş yada eğrilmiş tekstil liflerindeki kirliliğin filtrasyonu için kullanılır.
6.5. Filtre Dizaynı
Filtrasyon uygulamaları için bir tekstil yapısı tasarlanırken akış hızının filtreleme sistemi içindeki basıncı partiküllerin boyut ve konsantrasyonunun doğayı ve filtrelenecek süspansiyon bileşenlerini içine alan bir çok faktör üzerinde düşünülmesi gerekir. Özel bir uygulama için bir filtre yapılacağı zaman lif, sıcaklık,aşınma, kimyasal koşullar vb gibi zorlu ortam koşullarına karşı koyabilecek özellikte seçilmelidir. Bir çok endüstriyel uygulamada yapay liflerin daha sağlam olması yüzünden azaltılan ürün ağırlığı, daha kolay işlem görmesi ve kolayca yensi ile değiştirilebilmesi, toplanmış kirlerin filtre yüzeyinden daha kolay ayrılabilmesi , bozulmaya karşı dirençli olması, iyi boyut stabilitesi , yüksek sıcaklık direnci, daha iyi aşınma , korozyon ve kimyasal direnç gibi bir çok avantajı içerdiği için sentetik liflerin kullanımı artmaktadır.
Filtre kumaşlara filtrenin üzerindeki kirleri uzaklaştırmayı kolaylaştıran yumuşak ürün yüzeyi sağlamak için kalenderlenirler. Kalenderleme elektrikle ısıtılmış kalender silindirleriyle yapılır.
Tekstil yapılarındaki doğal düzensizlik partiküllerin lifler tarafından yakalanma ihtimalini arttırır. Bu nedenle tülbent esaslı ürünler genelde dokuma ya da çözgülü örme ürünlerde daha yüksek filtrasyon verimliliklerini sağlarlar.
Dokuma ve örme ürünler partikülün filtre içinden geçiş mesafesini arttıran bir kalınlığa sahip üç boyutlu yapı verebilen tülbent esaslı ürünler yanında iki boyutlu yapılar sunarlar.Ayrıca tülbent esaslı yüzeylerde tabaka oluşumu daha kolaydır. Kaba açık bir kumaş büyük partikülleri tutabilir. Sıvı filtrenin içinde ilerlerken lifler ve gözenekler İnce partikülleri yakalamak için ince hale gelirler.
Tülbent esaslı filtre araçlarının Dokuma filtre araçlarına göre avantajları:
- Yüksek geçirgenlik Yüksek Filtrasyon verimliliği Düşük tıkanma eğilimi Dokuma ürünlerde olan iplik kaymalarının olmaması İyi bağlama karakteristikleri İyi kir uzaklaştırabilmesi </LI>
Thomas ve Kebea yaş serme poliester tülbent esaslı filtrelerin filtrasyon özelliklerine
araştırmışlardır. Sonuçlarına göre lif çapı artışının filtrasyon özelliklerinin azalmasına neden olduğu ortaya çıkmıştır.
Enerji ihtiyaçlarını azaltmak için filtrenin biri tarafından diğer tarafına doğru düşen basınç geniş boşluk hacmime sahip materyal tarafından düşük tutulmalıdır. Tekstil materyali yüksek sayıda hava pasajına sahip olduğundan dolayı filtrasyon uygulamaları için çok uygundur. Boşluk hacmi (ürünün içinde liflerin kapladığı hacim dışında kalan ) dokuma ve örme ürünler için % 70 civarındadır. Bu oran bazı tülbent esaslı yüzeyler için % 98’den fazla olabilir. Ayrıca Tülbent esaslı yüzeyler kullanıldıktan sonra atılabilen filtre olanağını sunmaktadır.
Tüm hava filtreleri hava akış yönünü değiştirir ve türbülansa neden olur. Bu önlenemeyen basınç düşüşüne ve enerji kaybına neden olur. Basınç düşüşü Sıkıştırılmış havanın daha az iş yapmasına neden olur. Aşırı basınç düşüşü hava akışı genellikle değiştirilmese de istenen hava akımını vermek için fan daha fazla çalıştırılır. Düşük hava akımı bir HVAC sistemindeki tutamlarla hava arasındaki zayıf ısı transferine neden olur. Bu Kompresörün daha yüksek bir basınçla çalışmasına ve sistemin ömrünün kısalmasına neden olur. Ayrıca çalışan sistemdeki artan enerji maliyetlerine neden olur.Az miktardaki basınç düşüşü daha yüksek bir hava akımı ve daha iyi ısı transferi sağlar. Böylece azaltılmış basınç düşüşü daha fazla enerji verimliliği ve güç kullanımında daha büyük tasarruf sağlar. Bir çok durumda daha verimli filtrasyon daha yüksek bir basınç düşüşüyle sonuçlanır. Çok ince filtrasyon hava akımında ve basınç düşüşünde bir azalmaya neden olmaz. Isıtma- soğutma verimliliği ile filtrasyon verimliliği arasında bir dengeye ulaşılmalıdır.
6.6. Testler
Filtrasyon testleri, sıvı filtrasyonundaki süspansiyon için kullanılan filtreleme kapasitesini ölçmek için yapılır. Bir filtrasyon testinde filtrasyon zamanı ve filtre dağılımı arasındaki ilişki farklı basınçları ve sıvı süspansiyon sıcaklıkları kullanılarak tespit edilir. Ticari sıvı filtrasyon sistemleri için üzerine düşünülmeye ihtiyaç duyulan diğer faktörler filtrenin tıkanma oranını filtre kumaşın çalışma ömrünü filtreleme saflığını ve topak uzaklaştırmasını içerir. Bir filtre verimliliği partikül boyutuyla direk olarak ilgilidir. Belirli bir filtre için büyüyen partikül boyutu daha yüksek verimlilik demektir.
Lifli filtreler yüksek verimliliğe lif boyutu, oryantasyon ve montaj gibi lif sistemlerinin dizaynı tarafından sağlanır. Gaz ve toz filtrasyonunda kullanılan liflerde uygulanan önemli testler geçirgenlik, diferansiyel basınç, verimlilik, sağlamlık ve kimyasal dirençtir. Bu parametrelerin hepsi eğer filtrede belirli bir sorun varsa test edilir.
Hava filtrelerinin verimliliği bir hava akımından filtrenin içinde tutulan ayrılmış maddenin miktarını belirleyen ayırıp uzaklaştırma becerisi ile ölçülür. Durdurma bir çeşit verimlilik ölçümüdür. ASHRAE standart test metodu 52- 76 yaygın olarak durdurma ölçümü için kullanılır. Bu metotta temiz bir filtre numunesi bir rüzgar tüneline yerleştirilir. ASHRAE sentetik tozunun belirlenen bir miktarı bu tünelin üstünden oluşan hava akımına bir huni yardımıyla bırakılır. Toz partiküllerin filtre yüzeyine homojen olarak dağılmasına kadar beslenir. Filtre temiz hava akımında bekletildikten sonra çıkarılır ve tartılır. Üzerine eklenmiş toz miktarı bulunur ve filtrenin ilk ağırlığı ile oranlanarak toz tutma yüzdesi bulunur.
