Come scegliere il giusto materiale filtrante? Materiali, struttura e prestazioni

La filtrazione è una parte onnipresente della nostra vita quotidiana. È utilizzata nella protezione dei motori, nei processi industriali, nella purificazione dell'aria, nel trattamento dell'acqua, nella produzione alimentare, ecc. Il suo ruolo principale è quello di trattenere i contaminanti indesiderati per proteggere le apparecchiature, garantire la qualità dei prodotti finiti e assicurare la sicurezza personale.
La natura di questi contaminanti varia notevolmente a seconda dell'applicazione: nell'idraulica, spesso si incontrano acqua, particelle metalliche o residui legati alla degradazione dei fluidi e all'usura delle parti mobili del circuito; nell'aria compressa, è più probabile che si tratti di nebbie d'olio, polvere e umidità; nel trattamento delle acque, si tratta di sostanze in sospensione o chimiche. Questi sono solo alcuni esempi: ogni processo può generare o essere esposto a contaminanti specifici.
Queste differenze implicano la necessità di scegliere un mezzo filtrante adatto al fluido da trattare, al tipo di contaminanti presenti e alle condizioni di utilizzo.

Che si tratti di filtrazione di superficie o di profondità, le prestazioni di un mezzo filtrante dipendono soprattutto dalle sue caratteristiche, che ne determinano la compatibilità con l'applicazione prevista. Per scegliere la soluzione più adatta, è essenziale esaminare queste caratteristiche.

Alcune superfici interagiscono in modo diverso con l'acqua e con gli oli: possono respingere l'una e non l'altra, oppure possono respingere entrambe. Questi comportamenti, naturali o ottenuti tramite trattamento, determinano l'adattamento di un mezzo filtrante al suo ambiente.

• Idrofilo / Idrofobo: un mezzo idrofilo attrae e trattiene facilmente l'acqua. È il caso di materiali come la cellulosa, la cui struttura chimica favorisce l'adesione dell'umidità. Alcuni supporti possono essere modificati aggiungendo un polimero superassorbente che, a contatto con l'acqua, si gonfia e si trasforma in un gel, intrappolando l'umidità. Al contrario, un supporto idrofobico respinge l'acqua: le gocce si accumulano e rimangono sulla superficie senza penetrare. I polimeri sono naturalmente idrofobici, ma questo comportamento può essere ottenuto anche con un trattamento superficiale applicato ad altri materiali.
• Oleofilo / oleofobico: un supporto oleofilo attira oli e idrocarburi, che si diffondono e impregnano facilmente le sue fibre. È il caso del polipropilene (PP), utilizzato ad esempio negli assorbenti marini, perché respinge l'acqua (idrofobo) e cattura efficacemente gli oli. Al contrario, i supporti oleofobici respingono gli oli: le gocce rimangono sferiche e rotolano sulla superficie senza impregnarla. Questa proprietà è rara in natura, ma esiste in alcuni polimeri come il PTFE (Teflon). Può anche essere ottenuta con trattamenti superficiali specifici, utilizzati in particolare per prevenire l'intasamento dei filtri esposti a nebbie grasse nell'industria alimentare o nei sistemi di aria compressa.

Queste proprietà superficiali sono sfruttate nei mezzi di coalescenza, progettati per separare due fluidi immiscibili come acqua e olio o aria e nebbia d'olio. Le fibre trattate favoriscono l'adesione di gocce sottili che scivolano lungo le fibre, si raccolgono e crescono fino a formare gocce più pesanti, che si staccano e cadono per gravità.

I supporti antistatici limitano l'accumulo di elettricità statica sulla loro superficie, riducendo il rischio di scintille ed esplosioni di polvere. Questa proprietà si ottiene incorporando fibre conduttive (metalliche o di carbonio) o applicando un rivestimento conduttivo. Questi elementi assicurano che le cariche elettrostatiche vengano condotte a terra, dove vengono dissipate in modo sicuro, evitando che si accumulino nel supporto.
Questo tipo di supporti è essenziale negli ambienti sensibili classificati come ATEX, dove l'energia elettrostatica deve rimanere al di sotto della soglia che potrebbe innescare un'esplosione. Si trovano in molti settori: legno, industria alimentare, chimica, farmaceutica e metallurgia. Questa proprietà è sempre più utilizzata anche nell'idraulica.

Un liquido deve essere in grado di resistere alle sollecitazioni chimiche, termiche e meccaniche dell'ambiente in cui viene utilizzato.

• La compatibilità chimica si riferisce alla capacità del materiale di resistere al fluido e ai suoi contaminanti (acqua, acidi, solventi, oli, ecc.) senza degradarsi o rilasciare sostanze indesiderate.
• La resistenza termica si riferisce alla capacità di un mezzo di mantenere le sue proprietà e la sua struttura sotto l'effetto del calore: alcuni polimeri rimangono stabili fino a 120°C, mentre le leghe metalliche possono superare i 500°C.
• La resistenza meccanica si riferisce alla resistenza alla pressione, alle variazioni di carico, all'abrasione, alle vibrazioni e alla fatica dovuta a cicli ripetuti.

La valutazione congiunta di questi tre parametri è essenziale per garantire la stabilità, le prestazioni e la durata del sistema di filtrazione.

Con il tempo, le particelle intrappolate dai supporti si accumulano:

• In profondità nella struttura porosa del materiale, riducendo gradualmente la permeabilità.
• In superficie, dove formano un accumulo di inquinanti, un ulteriore strato che trattiene le particelle più fini di quelle inizialmente catturate dal supporto.

Questo intasamento, sia in profondità che in superficie, aumenta la resistenza al passaggio del fluido, provocando un aumento della pressione differenziale (ΔP) tra monte e valle del filtro.
Quando il ΔP raggiunge la soglia critica definita dal produttore o dal processo, il filtro deve essere sostituito o pulito.
Alcuni supporti possono essere lavati e rigenerati, prolungando la loro vita utile senza compromettere le loro prestazioni, a condizione che si applichi una pulizia adeguata.
Il monitoraggio regolare del ΔP, unito all'uso di indicatori di manutenzione, è essenziale per pianificare la sostituzione o la manutenzione, limitare le interruzioni non programmate e mantenere la qualità della filtrazione.

Noi di HIFI FILTER® sappiamo che le prestazioni di un sistema di filtrazione dipendono dalla scelta del mezzo giusto, adatto a ogni applicazione, ambiente e vincolo industriale.
Per questo mettiamo la nostra competenza tecnica, la nostra ampia gamma di soluzioni e il nostro supporto personalizzato al servizio di tutti i settori, anche i più esigenti.
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