滤清器过滤纸的论述论文毕业文章_论文-自然科学文章.pdf

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1、滤清器过滤纸的论述 作为一种有效的过滤介质，过滤纸已被广泛地用于各个领域。根据 组成滤纸的纤维种类不同，过滤纸的性能、用途也不一样，有用于一般 场合的普通滤纸，用于高温下的的玻璃纤维滤纸，也有超净用聚丙烯滤 纸等。根据滤纸是否浸胶，可以分为两大类，即浸胶滤纸和非浸胶滤纸。浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸。下面主要介绍用于工业中的浸 胶滤纸。一、浸胶滤纸的特点 浸胶滤纸可以说是由木质纤维、人造纤维、玻璃纤维或三者混合而 在造纸机上形成的能满足一定强度、挺度及透气性要求的具有迷宫式结 构的纸。它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度、挺度及透气 性等方面的要求。随着过滤要求的不断提高，任何由单

2、种纤维组成的滤 纸都越来越难以满足使用上的要求，所以由多种纤维组合而成的滤纸应 运而生。滤纸生产中常用的纤维有木质纤维、化学纤维、玻璃纤维等。木质纤维主要从各种木浆中得到，少部分来自棉绒纤维浆和草浆，是一种自然生长的纤维。根据树种、生长地、木浆加工方法的不同，其 纤维特性也各异。用于滤纸的木浆通常具有高疏松度、高透气性等特性。纤维直径通常从 201 m45 m纤维长度从 1mm到 4.5mm不等。如图 1 所 示。图 1（略）纤维尺寸比较图（纤维直径 1m）化学纤维是人工方法将有机化合物喷丝而成的纤维，最常用是聚脂、尼龙等，用以增强滤纸的强度，提高滤纸的耐温性能、耐破度和挺度等；玻璃纤维其纤维

3、直径特别小，早小可达 0.5 im,用于制造超精密滤纸，与同待孔径的全木质纤维滤纸相比，具有阻力小，耐高温（最高工作温 度可达 300 C）等优点。二、过滤纸的功能和过滤机理 过滤纸纸的应用，为从液体、气体中除去尽可能多的污染颗粒提供了 一种有效手段，并且具有较小的阻力限制。它因此而得到广泛的应用。换句话说，过滤器必须防止已过滤系统被有害颗粒所损坏，同时又允许 足够的流体通过过滤器，以避免在泵、汽缸、燃烧室中产生空穴。这就 对滤材提出了严格的要求。图 2（略）浸胶滤纸电子扫描显微照片 如图 2 电子扫描显微照片所示，滤纸结构是由纤维和通道组成的迷宫式 结构，而不像金属丝网那样很精细的直通式孔径

4、。这种结构加上流体中 伴生的物理力共同构成过滤纸的过滤功能。其过滤机理如下：1.直接捕获或接拦截 在此过程中，有人误以为它是形成过滤的唯一因素，认为污物颗粒被 阻挡在流入面表面或迷宫中仅仅是因为它们比孔径大的缘故。其实不然，还有：2.吸附 当被过滤的流体通过迷宫时，尽管有些颗粒的直径远比孔径小，但在 静电吸引力的作用下也将这些小颗粒吸附到滤纸上。故此，有的滤材有 制造过程中专门加上静电。3.冲击陷入 在此过程中，由于流速的关系，颗粒直接陷入滤纸纤维的表面而非滞 留在滤纸孔隙中，并且被吸附力和流体的流动力保持在其上面，从而也 阻拦住一些较小的颗粒。4.过滤结块 随着污物颗粒在滤纸表面上的不断积累

5、，其自身形成一种过滤层，从 而在大颗粒之间的孔隙中捕获更小的颗粒，随着颗粒的不断增加，阻力 也不断接连加，直到最后完全堵死或达到压差。图 3（略）大开口、低流阻、低效滤纸 纸的性能用途也不一样有用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一

6、种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有高疏松度高透气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤三、滤纸的设计与制造 滤纸生产，说起来很简单，无非是多种纤维在水基粘结剂中浸泡使其 完全分散开来，然后在丝网上形成紧密接合的连接纸卷，通过干燥、浸 胶、再烘干达到可接受的湿度水平。但实际上制造高效的滤纸并非那么 简单。因为不同纤维类型、重量、厚度的组合将产生不同的过 滤特性。不同批次木浆其特性也不同，但滤纸生产却要保持批与批，卷与卷甚至 年与年之间的性能的一致，要求其重量、疏松度、透气性、强度等变化 范围很窄。理论上完

7、美的过滤器应当滤除 100%的污染颗粒而又提供始终 如一的透气性等。实际上这是不可能的。滤纸的设计必须尽最大努力在 各项指标中求得平衡，以有效保护需过滤的系统。图 35 为不同牌号滤 纸的电子扫描显微照片，图 3 滤纸，其开口尺寸较大，纤维相互结合较 少，是一种低效过滤纸。，而图 5 纸纤维则十分密集，相互结合很多，这是一种掺有玻璃纤维的高效滤纸（箭头所指部分为玻璃纤维）。图 5 纸与图 3 纸相比硬度以及挺度大，过滤精度高，但其单位面积污容量相 对较小。图 4 纸则介于两者之间。图 4（略）中等流阻与效率纸 图 5（略）高效、低流量、带玻璃纤维的高密滤纸（见箭头）纤维选择及其组合的标准是非常

8、复杂的，在此不可能细讲，从纤维尺寸 图（图 1）中可以看出，南辩证软木纤维长度很长，直径很大，因而有 大的孔隙面积和高的纳污容量。相对短而薄的硬木纤维和玻璃纤维则产 生大量的接合，形成较小的孔径，因而具有较高的过滤精度。纤维选定以后，接下来必须确定所需的基本重量和纸厚。基本重量是指 单位面积上滤纸的重量，用 g/m2 表示。基本重量除以厚度即等于视在比 重。用以指明单位体积内滤纸重量，可反映出滤纸的纳污能力。视在比 重越低，纳污能力越大。根据每一种过滤纸应用场合的不同，其基本重量、厚度以及视在比重也 不同。一般来说，用于柴油滤的纸其精度较高，视在比重也较小。玻璃 纤维的应用降低了滤纸的视在比重

9、。因而在保持与全木质纤维滤纸相同 过滤精度的情况下，其纳污容量有较大提高。纸的性能用途也不一样有用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有高疏松度高透

10、气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤选定纤维、确定重量与厚度之后，一睛步就是选用一种合适的树脂将纸 浸渍。以便使其能抵御机油等介质剧烈的冷热变化、液压系统中的高压 冲击、高速气流以及其他恶劣条件等。树脂类型依滤纸工作场合而定，一般分为热固型和非热固型（非热固型包括低温固化和非固化）两种基 本类型。它不仅能增强滤纸，提供合理的过滤寿命，而且允许折成波纹 做成滤芯等。热固型树脂在固化温度下其分子形成三维结构。这类树脂 由于其良好的粘接性、抗老化性而得到广泛应用，其中常用的是酚醛树 脂。非热固型树脂（线性结构类或热塑料）在加工过程中仅需加一点热 量或不需加

11、热，通常用于不太恶劣的条件下，如汽车空气滤等。这类树 脂大部分是聚醋酸乙烯酯树脂，丙烯酸树脂。滤纸浸渍后，在多数情况下都要压与楞从而获得所需的挺度通讯折波纹 的方便，然后将其干燥到合适程度 根据应用情况，树脂含量从 10%到 30%（占最终滤纸重量）不等，挥发 率在 3%到 9%之间变化，平均而言树脂含量为 17%，挥发率为 7%。热 固树脂含量 25%以上的，容易使固化后的滤纸比较脆，容易堵塞孔隙。四、成品滤纸的技术指标 成品滤纸指的是滤纸商所制成的最终产品，其技术性能和状态常用下列 术语来表示。1.基本重量（见前）SD 指浸胶并干燥过但没有固化的滤纸。SDC指浸胶、干燥、并固化的滤纸。固化

12、温度为 150 C滞留时间 10min。2.纸厚：指滤纸的厚度。用 mm 表示 3.瓦楞及瓦楞浓度：瓦楞指加到纸上的隆起部分，用以保持过滤器波纹 面的分离，而使所有波纹面完全暴露于被过滤的流体。瓦楞不单增加滤纸的挺度，而且也增加过滤面积。瓦楞深度指从谷峰到谷底的深度。4.佛雷塞（Frazier）空气流量，简称为佛雷塞；指在 0.5 英寸水柱压差下 每分钟通 1 平方英尺（0.093 平方米）滤纸面积的空气流量。常用立方英尺表示。纸的性能用途也不一样有用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和

13、非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有高疏松度高透气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤5.空气阻力：指以 85L/min 空气流量，通过 100 cm 2 样品时所产生的空 气阻力值。一般用 Pa 表示。6.莫仑强度或莫仑耐破度，指莫仑破裂试验机测

14、出的破裂阻力值。用磅/平方英尺表示，通常在固化后的空气滤纸上做试验，或在固化后又在水 纸的性能用途也不一样有用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有

15、高疏松度高透气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤中煮 5 分钟的滤纸做试验。7.挺度：表示滤纸搞折能力和加工性的指数。用 89mm 长（纵向）、51mm 宽（横向）的样片在格利挺度试验机上测量而得，结果用 mg 表示。MD 即纵向，也就是纸的长度方向。由于制造过程中的纤维定向性，在 这一方向上滤纸有较高的挺度和强度。CD 即横向，也就是纸的宽度方 向。8.起泡点或最大孔径：当压缩空气通过由试验液覆盖着的样片时，用专 门仪器测得的第一个气泡点产生时的压力。滤纸的最大孔径可以从起泡 点导出，公式为：6 D=4SX 10/P-9.81 XpX h 式中：D

16、孔径 am;S试剂的表面张力，N/m;P气泡点压力，Pa;P-试剂的密度，kg/m3;h试剂的液面高度，m P 气泡点压力，mbar。试验液的表面张力对试验的可重复性甚为重要，故一般采用 99%的异丙 醇或 AC394 试验液，应避免使用柴油、煤油等燃油液体。9.平均流量孔径：即一半的流量从该孔径及其以上的孔径中流出。可作 为滤纸精度的衡量指标。10.树脂含量：指滤纸中树指所占的比重。用%表示 12.抗拉强度：在 25mm 宽的滤纸上加力拉伸至断裂时的值 过滤纸的试验是一顶复杂的工作，目前通用的性能试验，大多是根 据美“汽11.挥发率：指滤纸中挥发物所占的比例。用%表示。纸的性能用途也不一样有

17、用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有高疏松度高透气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤车工程协会（S.

18、A.E.）”、国际流体动力协会（N.F.P.A.）“及”“国 际标准化组织（I.S.O）”制定的标准试验程序进行的。详细情况请参见 有关标准。滤纸的发展方兴未艾，随着造纸技术的不断提高，会有更多更好的滤纸 出现，它的应用也越来越广泛。纸的性能用途也不一样有用于一般场合的普通滤纸用于高温下的的玻璃纤维滤纸也有超净用聚丙烯滤纸等根据滤纸是否浸胶可以分为两大类即浸胶滤纸和非浸胶滤纸浸胶滤纸又分为固化滤纸和非固化滤纸下面主要介绍用于工业中的足一定强度挺度及透气性要求的具有迷宫式结构的纸它不同于一般纸张的地方主要是具有较高的强度挺度及透气性等方面的要求随着过滤要求的不断提高任何由单种纤维组成的滤纸都越越难以满足使用上的要求所以由多种纤维组合分自棉绒纤维浆和草浆是一种自然生长的纤维根据树种生长地木浆加工方法的不同其纤维特性也各异用于滤纸的木浆通常具有高疏松度高透气性等特性纤维直径通常从纤维长度从到不等如图所示图略纤维尺寸比较图纤维直径化学纤