El mercado de la filtración está compuesto por unos 20 segmentos variados, que ofrecen oportunidades para los productores de textiles técnicos.
Edward C. Gregor
Los textiles técnicos desempeñan en la actualidad un papel mayor y rentable en los medios usados para la filtración. Una amplia variedad de fibras, hilados Dref, tejidos no tejidos, tejidos de multifilamentos y de monofilamentos, y en algunos casos mezclas o combinaciones de más de uno de lo anterior se están usando en aplicaciones de filtración.
En este artículo, las cantidades en dólares se aplican solamente para Norte América, cuando se refieren específicamente a fibras, textiles y medios de filtración de no tejidos, dentro de un mercado general de casi $2 billones de dólares.
Los medios de filtración encompasan un gran número de usos específicos, así como también un número abrumador de nichos más pequeños que, cuando se combinan, proveen un crecimiento general a una tasa mayor que la tasa de crecimiento del producto bruto doméstico de muchos países.
El crecimiento de esta industria es impulsado por muchos factores, a menudo como resultado de acciones legislativas y leyes globales, nacionales, estatales, regionales y de gobiernos y agencias locales que quieren tener un medio ambiente más limpio. El resultado ha sido que la legislación es el mejor amigo de la filtración.
No menos importante es el hecho de que la filtración se usa ampliamente para asegurar la calidad del producto de muchos productos manufacturados, desde productos químicos hasta farmacéuticos y muchos otros.
Tejidos no tejidos
Los tejidos de filtración no tejidos son uno de los segmentos más grandes del mercado en la industria de los no tejidos y, probablemente, uno de los más rentables. “La industria de la filtración está viendo una cantidad creciente de consolidación, a todos los niveles, con considerable actividad de uniones y adquisiciones (M&A) durante los últimos años”, dijo Brad Kalil, director de Investigación de Mercado y Estadísticas, de la Asociación de la Industria de Tejidos No Tejidos (INDA), de Cary, N.C.
Este segmento utiliza polímeros manufacturados y fibras inorgánicas para producir filtros. El poliéster y el polipropileno son dominantes; mientras que el nylon, la fibra de vidrio, las meta-aramidas, los fluoropolímeros y el sulfato de polifenileno (PPS) y otros polímeros, son usados también debido a sus propiedades especiales.
Además de estas fibras, un polímero sustentable y renovable, producido por la firma NatureWorks LLC, de Minnetonka, Minn., está comenzando a encontrar su camino en el mercado de la filtración. “Las fibras Renewable Ingeo™ PLA (ácido poliláctico) se están usando en crecientes volúmenes en donde se encuentran filtros desechables, tales como tejidos de spunbond y meltblown, usados en bolsas para limpiadoras por aspiración, así como en una amplia gama de aplicaciones de rendimiento, incluyendo filtros para café y para té”, declaró Robert Green, director de negocios globales de Fibras & No Tejidos, de NatureWorks.
“Otros no tejidos, como las nanofibras de PLA, exhiben una consistencia de procesamiento excepcional, un rango de capacidades de carga, y un mejor desarrollo de la estructura del no tejido, ofreciendo una menor caída de la presión”, añadió Green.
Los cuatro tejidos no tejidos usados más ampliamente son:
- needlefelts producidos con fibras cortadas;
- wetlaid producidos con fibras de recorte corto;
- spunbond; y
- tejidos meltblown.
firma Clarcor Inc.
En los dos últimos formatos, las fibras son formadas en el sitio directamente a partir de un polímero derretido, creando así tejidos no tejidos sin el uso de fibras pre-existentes. Los no tejidos tipo airlaid son formados de fibras cortas y/o pulpa de madera. Aunque no es un verdadero no tejido, los “hilos” Dref son un tipo de hilo especial, que sobrepasa el formato de géneros enrollados. Los pesados hilos Dref son enrollados directamente alrededor de un núcleo central de un tubo de cartucho para formar lo que se conoce como cartuchos devanados en tiras o cintas.
“Durante más de 25 años, hemos producido hilos para cartuchos enrollados en tiras, y lo cual constituye un medio importante para un gran número de usuarios”, dijo Gilbert Patrick, presidente de Patrick Yarns, de Kings Mountain, N.C., un importante abastecedor de hilos Dref.
Los no tejidos más usados en términos de ventas son los tejidos fabricados por el sistema de filtrado por aguja (needlefelt), los cuales son formados típicamente usando poliéster, pero algunas veces polipropileno y otras fibras poliméricas, incluyendo meta-aramidas y PPS.
Tejidos no tejidos pesados , en la gama de 1 a 22 onzas por yarda cuadrada (oz/yd2), son usados en la elaboración de filtros para bolsas caseras, destinados a capturar partículas emitidas por las plantas de energía que usan carbón, así como múltiples contaminantes en instalaciones industriales, antes de que se escapen a la atmósfera o al ambiente de trabajo.
Las bolsas de tejido para líquidos, hechas de needlefelts, están a menudo en la gama de 8 oz/yd2, y remueven partículas de las corrientes de líquidos y muchas veces sirven como prefiltros en una amplia variedad de industrias, incluyendo el procesamiento de químicos y los procesos de trabajo metálicos.
Los tejidos spunbond son mucho más livianos en peso y vienen en el rango de entre 0.5 y 4 oz/yd2. Generalmente, estos no tejidos son usados usando poliéster, polipropileno y nylon; y se encuentran en muchas aplicaciones comunes, incluyendo en separadores de soporte de pliegues para cartuchos de membrana microporosas así como en sistemas colorantes, piscinas, y filtros para sáunas tipo spa.
Los spunbond son fabricados por muchos abastecedores, incluyendo la firma Avanti, de Cranbury, N.J.; Berry Plastics, de Evansville, Ind., y Cerex Advanced Fabrics Inc., de Cantonment, Fla.
“Los tejidos de nylon de spunbond fabricados por Cerex Advanced Fabrics proveen a los productores de filtros con un sustrato de respaldo más delgado, más fuerte y más uniforme, que puede soportar altas temperaturas así como pulsaciones de sistemas y resistencia a los ataques químicos”, dijo Jim Walker, presidente y CEO de Cerex.
“El nylon permite diseños de filtro con más plegados, proveyendo una mayor área de superficie de filtro, lo cual reduce la caída de presión e incrementa la capacidad para retener el polvo, al mismo tiempo que provee una excelente durabilidad para los intervalos de servicio más largos de la actualidad”, agregó Walker.
No tejidos meltblown
Los no tejidos tipo meltblown son producidos en volúmenes bastante grandes como stock enrollado, y se pueden encontrar en productos de filtración tanto de aire como de varios líquidos debido a su alta capacidad para retener la suciedad. Durante los últimos 25 años, los cartuchos de líquido de tipo meltblown — en donde las fibras son depositadas en un mandril rotativo similar a un torno, y son terminadas en cartuchos de 3 pulgadas de diámetro por 10 pulgadas de largo en un proceso de un solo paso, se han vuelto muy populares. Los cartuchos tipo meltblown sobrepasan el uso de géneros enrollados y tienen la tendencia a tener un costo más bajo debido a su eficiente proceso de manufactura.
La firma Filtration Technology Corp. (FTC), de Houston, Texas, produce filtros de platino que tienen la capacidad de retener una gran cantidad de contaminantes usando tejidos no tejidos. “FTC suministra filtros para líquidos en muchas configuraciones, pero ninguna se compara a nuestra serie de Filtros Platinum, los cuales pueden retener hasta varios centenares de libras de contaminantes”, dijo Chris Wallace, vicepresidente de FTC.
“Nuestro exclusivo diseño de plegado en nuestra tecnología de Platinum, patentada, maximiza el área de superficie promedia en un contenedor a presión, lo que resulta en tasas de flujo más bajas y una mayor capacidad de carga del contaminante por cartucho de filtro. La tecnología de Platinum provee a nuestros clientes con una mayor duración del producto en la línea, lo que se traduce en menores costos directos de filtración, y en mínimos costos de paro. Otra característica de este método es la flexibilidad de ofrecer la tecnología para una amplia gama de aplicaciones y mercados, ya que podemos usar cualquier tejido no tejido o tejido tipo wetlaid en este diseño de plegado único”, añadió Wallace.
No tejidos de nanofibras
Una de las tecnologías más nuevas que tienen una gran tendencia en los medios de filtración son los no tejidos hechos de nanofibras. Las fibras finas en el rango de tamaño nano son agregadas en pesos que varían desde 1 a 2 gramos por yarda cuadrada en la superficie de no tejidos pesados tipo wetlaid.
Los filtros plegados tienen la misión de recolectar partículas finas en la superficie del proceso usado anteriormente por los medios compuestos. Hasta la fecha, esta tecnología ha estado limitada grandemente a la filtración de aire en cartuchos recolectores de polvo, o en filtros de entrada de aire de los motores para el uso en automóviles y camiones.
“Un abastecedor de productos de filtración, grande y altamente diversificado, como Clarcor, utiliza virtualmente cada tejido imaginable, especialmente sintéticos y/o no tejidos de celulosa mezclada, y los usa en una amplia gama de productos, desde la generación de energía hasta el transporte, aceite y gas, aire residencial, así como para el tratamiento de agua y de desperdicios y muchos otros”, dijo Leonard Castellano, ingeniero jefe del Centro de Innovación de Clarcor, en Franklin, Tenn. “Es difícil que haya una industria con la que estamos en contacto que no utilice textiles y no tejidos, desde las microfibras hasta las construcciones de nanofibras, en una forma o la otra”.
De manera interesante, hay que señalar el hecho de que la firma Parker Filtration recientemente hizo una oferta para la adquisición de Clarcor — la compañía que a principios de este año se convirtió en el nuevo propietario de Fiberio Technologies, uno de los principales fabricantes de nanofibras.
No tejidos tipo wetlaid
Los medios de filtración tipo wetlaid son hechos utilizando equipos estándar para la manufactura de papel. Este proceso usa típicamente fibras manufacturadas de recorte corto, fibras de vidrio y/o fibras celulósicas, incluyendo mezclas que se pueden encontrar en los mercados de filtros para lubricantes, aceite, o la entrada de aire en los motores, que se usan comúnmente en automóviles y camiones.
La entidad de filtros de aire HEPA/ULPA y muchos otros laboratorios usan filtros hechos de materiales de medios de fibra de vidrio tipo micro y macro por el proceso de wetlaid, así como filtros hidráulicos, los que a menudo son combinados con un tejido no tejido tipo spunbond.
Las fibras de poliéster tipo wetlaid y poliéster de bondeado son usadas como tejidos de soporte — respaldo — para membranas en el proceso de ósmosis por reversa (RO), en nanofiltración, y en procesos de ultrafiltración (UF), así como en diseño de módulos que se envuelven en espiral. Los principales abastecedores de estos sustratos incluyen a las firmas AWA Paper, de Japón; y Neenah Paper, de Alpharetta, Ga.
Los soportes de membranas son altamente especializados y deben soportar sistemas de alta presión, quedando perfectamente planos a través del ancho del tejido, y no tienen fibras que puedan penetrar una membrana revestida, cubriendo de esta manera la superficie del sustrato.
Tejidos de monofilamento de precisión
Los tejidos de monofilamento son construidos principalmente usando poliéster o nylon, con otros polímeros usados en volúmenes pequeños. El rango de hilos varía en diámetro desde 20 micrones finos hasta 1.00 micrones bastos, dependiendo de la aplicación.
Los costos del tejido están relacionados con el tamaño del hilo y el número de hilos por pie cuadrado. Estos tejidos tienen la tendencia a ser usados en filtros para superficies, y tienen la capacidad de capturar en rejillas o redes o de cribar partículas de un tamaño definido.
Las aplicaciones incluyen filtros médicos usados en cirugía del corazón, filtros de transmisión en automóviles, filtros de aire acondicionado, y filtros para la inyección de combustibles, filtros usados como rejillas de cribado en el procesamiento de la harina y el trigo, así como en tejidos pesados usados como bandas para sistemas de desenguajado de desperdicios. En América del Norte, el tamaño del mercado es de casi $80 millones de dólares y es cercano a los $200 millones de dólares a nivel mundial. Los principales abastecedores mundiales de tejidos para tejidos de filtros de monofilamento incluyen a Sefar AG, de Suiza, y a Saati S.p.A., de Italia.
Telas de alambre
La industria textil no considera normalmente a las telas de alambre y otros medios textiles metálicos en el sentido tradicional, pero estos productos están estrechamente relacionados con los textiles tradicionales y son usados como medios de filtración alternos, especialmente en aplicaciones en donde se usan tejidos de monofilamento tejidos con precisión.
Las telas de alambre de precisión son tejidas principalmente por vendedores basados en Europa, incluyendo a las firmas G. Bopp & Co. AG, de Suiza; y Haver & Boecker OHG, de Alemania. La construcción de tejidos no muy precisos tiene la tendencia a ser elaborados en Asia. Las telas de alambre provenientes de Asia son usadas a menudo en los casos en donde las presiones del flujo de los líquidos son lo suficientemente altas como para requerir una gran rigidez, cuando se encapsula un no tejido que no es rígido, y/o en tejidos tipo wetlaid en una construcción tipo sandwich.
La producción en Norte América es más bien modesta y en su mayoría se enfoca en ligamentos especiales elaborados usando metales de alta aleación. Las telas de alambre por lo general son usadas en la filtración de polímeros para producir fibras textiles, láminas delgadas, y en filtros aeroespaciales, y se usan ampliamente en el cernido y cribado. En América del Norte, el tamaño del mercado de los géneros enrollados tiene un total de $100 millones de dólares.
Tejidos de multifilamentos
En su mayor parte, los tejidos manufacturados de multifilamentos usados en la filtración no son particularmente comunes más allá de un modesto volumen en aplicaciones en platillos y marcos, o como mezclas de hilos de multifilamento o monofilamento, de firmas tales como C. Cramer GmbH & Co. KG, de Alemania; y las firmas Sefar, y Dodenhoff Industrial Textiles Inc., de Westlake, Ohio, para nombrar solo unos pocos manufactureros.
Tejidos y no tejidos: Fibras de vidrio
Los tejidos elaborados con fibra de vidrio se encuentran en usos finales para alta temperatura, principalmente en construcciones para bolsas. Conocidos fabricantes norteamericanos de estos tejidos planos incluyen firmas tales como BGF Industries Inc., de Greensboro, N.C.; y JPS Composite Materials and Filtration Specialites Co., de Abilene, Texas.
Por otro lado, los productores de fibras tipo wetlaid incluyen a Lydall Inc., de Manchester, Conn.; Hollingsworth & Vose, de East Walpole, Mass.; y Bernard Dumas, basado en Francia. Las aplicaciones de estos productos incluyen filtros tipo HEP/UPLA, productos de coalescencia, productos para el laboratorio, y medios de filtros hidráulicos. El mercado combinado mundial de los medios para la filtración, para tejidos de vidrio tejidos y de tipo wetlaid, se calcula en más de $300 millones de dólares.
Tejidos tricotados
Los tejidos de punto por tricot, los tejidos de tricotado circular, y los tejidos tricotados tipo Raschel, son todos usados en medios para filtros, aunque se consumen en cantidades muy limitadas. Sin embargo, ciertos tejidos de punto por urdimbre se usan ampliamente en módulos envueltos en espiral usados en RO y construidos de hilos bicomponentes, con calor bondeado para estabilizar el tejido, y al mismo tiempo actúan para estabilizar el tejido permitiendo el flujo del líquido — o vaciado — hacia la parte central del módulo.
El volumen de ventas de estos tejidos es muy grande, con un crecimiento de más de un 10% al año. Los usuarios incluyen compañías tales como The Dow Chemical Co., de Midland, Mich.; Koch Membrane Systems Inc., de Wilmington, Mass.; e Hydranautics, de Oceanside, California.
Tendencias del mercado
Todas las formas de los medios de filtración están creciendo típicamente a una tasa compuesta de crecimiento anual de 2 a 5% por encima del Producto Bruto Nacional en muchos paí-ses desarrollados. Los mandatos legislativos, mencionados anteriormente, contribuyen a una buena parte de este crecimiento.
El uso creciente de nuevas tecnologías — tales como las nanofibras usadas en cartuchos para la recolección de polvo y los filtros usados en la entrada de aire de los motores, así como los tejidos espaciadores de tricot que tienen hilos bicomponentes usados en módulos que se envuelven en espiral para usos en RO/UF — contribuyen también al crecimiento de este segmento.
Hay muchas necesidades de la industria que todavía no se han satisfecho, incluyendo el deseo por extender la duración promedia de los filtros, y la mejor distribución de las fibras en los no tejidos, para nombrar solo dos. Al final del día, como fue establecido en un reciente documento del Punto de Vista de la Sociedad Norteamericana de Productos de Filtración & Separación, “hay difícilmente un problema de polución, ambiental o de contaminación que no se pueda prevenir o remediar a través del uso de tecnologías de filtración y separación”.
Características principales
Las características notables de la industria fabricante de filtros, incluyen las siguientes:
- Hay aproximadamente 20 mayores segmentos del mercado de filtración que usan muchos tipos de medios de filtración, incluyendo industrias tales como la aeroespacial, el transporte — filtros para automóviles, camiones, y otros vehículos que trabajan fuera de las carreteras — el procesamiento de productos químicos, alimentos y bebidas, el laboratorio, que es mayor de lo que la mayoría de la gente piensa, así como productos médicos, farmacéuticos, semiconductores, filtración de polímeros, aceite y gas, generación de energía, y otros mercados.
- La filtración es todavía más que todo un mercado de avanzada, con muchos usos en filtros, pero también hay una tendencia emergente hacia el reuso y la extensión de la duración de los medios de filtros, así como de sistemas encerrados que se pueden reusar o medios que se pueden limpiar en el sitio para cambiar el paradigma.
- Los medios suministrados en las aplicaciones de la filtración de líquidos ofrecen más nichos y oportunidades para obtener una mayor rentabilidad que la filtración del aire, aunque el volumen de medios textiles y de tejidos no tejidos usados en la filtración de aire — por ejemplo, los sistemas HVAC — en general tienen un volumen de ventas que es el doble de los medios usados en la filtración de líquidos.
- Los ciclos del producto tienen muchos años de duración, a menudo décadas, aunque la industria tiene siempre el deseo de abrazar de manera competitiva la construcción de nuevos medios que disrupten o cambien la tecnología existente.
- Hay un considerable desarrollo de productos para usos anteriores con los clientes. Para maximizar el crecimiento de los medios, las compañías desarrollan estrechas colaboraciones con los productores de filtros y sistemas.
- La industria le da la bienvenida a las ideas innovativas, así como a los polímeros y los medios de filtración, para satisfacer las crecientes necesidades en los segmentos del mercado. Así por ejemplo, los medios de filtración hechos de textiles y de no tejidos poseen una distribución más estrecha del tamaño de los poros, tasas de flujo más elevadas, y/o una mayor capacidad de retención de la suciedad que las construcciones incumbentes, lo que es siempre una apuesta segura para ganar la atención de los clientes.
Nota del Editor: Edward Gregor es propietario de la firma Edward C. Gregor & Associates LLC, y se puede contactar en: 803-431-7427 o por email en ecg@egregor.com
Marzo-Abril de 2017
