纸质滤材性能的检测方法综述

熊丽媛

（航空工业过滤产品质量监督检测中心，河南新乡453019）

纸质滤材性能的检测方法综述

熊丽媛

（航空工业过滤产品质量监督检测中心，河南新乡453019）

从滤纸具备的两个主要特性切入，介绍了滤纸参数检测所执行的标准、检测原理和检测方法；在阐述滤纸技术指标的基础上，分析了纸质滤材技术指标与滤清器性能之间的关系，为滤清器的设计、质量控制等提供技术支持。

纸质滤材；物理特性；过滤特性

0 引言

滤材是一种有效的过滤介质，已被广泛地应用于各个领域。滤材有滤布、滤纸、毛毡、烧结毡、金属网等种类，滤纸以优良的性能价格比，在滤材行业中占有较大比重。以滤纸为过滤介质的滤清器，例如汽车发动机进气系统的空气滤清器、润滑系统的机油滤清器、燃烧系统的燃油滤清器等，这些滤清器的技术指标与选用的滤纸性能指标关系重大。了解和掌握滤纸性能的评定方法，对滤清器的设计、产品质量的控制等具有现实意义。

1 滤纸性能评定

1.1 滤纸技术指标

滤纸的技术指标主要分为两个方面：一方面是物理特性，另一方面是过滤特性。物理特性包括定量、厚度、挺度、透气度、耐破度、抗张强度；过滤特性包括初始冒泡压力、压降流量特性、过滤比、纳污容量等。

1.2 滤纸性能的检测方法

1.2.1 定量检测

定量——测定滤纸单位面积的质量。定量在滤清器中主要表现在滤清器的质量和价格两个方面。在一定的过滤面积下，定量越大，滤纸就越重，滤清器也越重。滤纸以质量定价，而滤纸成本在滤清器生产成本中所占的比例较大，所以成本就会较高。

定量检测方法：将滤纸纵横均匀切取0.01 m2的试样，共计10片，用符合GB／T 451.2-2002［1］规定的相应分度值的天平称量，按式 （1）计算试样的定量G，结果以g／m2表示。

式中：m为10片0.01 m2试样的总质量，g；

S为每片试样的面积，S＝0.01 m2。

1.2.2 厚度检测

厚度——滤纸在两测量面间承受一定压力，从而测量出滤纸两表面间的距离。滤纸厚度，不包括瓦楞深度。对波纹式筒状滤清器来讲，滤纸的厚度能够限制滤清器的最大过滤面积。

厚度测定方法：将滤纸纵横均匀切取0.01 m2的试样，共计20片，使用性能参数符合GB／T 451.3-2002［2］标准规定的厚度仪，分别测定每片试样的厚度值。测试时将试样放置在张开的测量面间，以低于3 mm／s的速度慢慢地将另一测量面移到试样上，注意避免产生任何冲击作用，测量面间的压力应为（100±10）kPa，采用恒定荷重的方法，以确保两测量面间的压力均匀。每片试样应测定一个点，通常在2～5 s内完成读数，结果以平均值表示，单位为mm或μm。

1.2.3 挺度检测

挺度——在标准条件下，弯曲一端夹紧的规定尺寸的试样至15°角的力或力矩。表示滤纸抗变形能力，挺度高滤纸容易变脆，滤清器容易损坏。

挺度测定方法：将滤纸切成长63.5 mm、宽50.8 mm的试样，纵横方向各5片，将每片试样夹持在符合ASTM D 6125-97［3］规定的Gurley挺度仪的试片夹具上，如图1所示，选用合适的重锤和装置重锤位置，确保测量过程中锤摆指针在刻度1～7单位之间，拨动马达开关，测定每片试样正反面的挺度值，每片试样正反面仅测一次，并求出每片试样正反两次的平均值，最终结果以5片的平均值表示，单位为10－5N。

1.2.4 透气度检测

透气度——按规定条件，在单位时间和单位压差下，通过单位面积滤纸的平均空气流量。它是滤纸性能的综合反映，是滤清器设计中首要考虑的指标。它与滤清器的流阻特性、滤清效率、原始阻力、储灰能力 （寿命）等性能指标密切相关，滤纸的透气度越大，流阻越小，原始阻力也越小，反之则相反。透气度与流阻之间存在着相反的定性关系。

透气度测定方法：将滤纸切成60mm×100mm的试样，共计10片，标明正反面，用技术参数符合GB／T 458-2008［4］规定的透气度测定仪，如图2所示，将每片试样放置在上、下夹具间，拨动压力选择拨盘到试验压差，检查量值单位切换转盘显示的单位是否符合标准规定，启动仪器进行测定。测定时，应5片试样正面，5片试样反面进行。如果试样厚度在0.3mm以上，将被测试样夹持区以外的边缘密封起来，以防侧面进气影响测试结果。如果通过试样正反两面的透气度有较大差别，又需要报告这个差别，则应在每个面各测定10片试样，并且分别报告这两个结果。按式⑵计算试样的透气度Ps，其结果单位为μm／（Pa·s）。换算公式为Ps＝166.7×u／（50×Δp）·S，单位μm／（Pa·s），u的单位为mL／min，Δp是测试面与外面空气的压差，单位为Pa，Δp是需要仪器测试的，所以只知道纸张的mL／min，想换算出μm／（Pa·s）是不可行的，只有测试出来的结果才可靠，如公式 （2）所示：

式中：V为测定时间内通过试样的空气体积，mL；

Δp为试样两边压差，kPa；

t为测定时间，s。

1.2.5 耐破度检测

耐破度——将试样放置在弹性胶膜上，用一定压力使上夹具紧紧夹住试样周边，由液压系统以稳定速率对其施压，弹性胶膜与试样一起自由凸起，当弹性胶膜顶破试样时所施加的最大压力。耐破度表示滤纸的抗压差能力，耐破度高表明滤纸有较好的弹性，滤清器的耐用性好。

耐破度测定方法：将滤纸切成70mm×70mm的试样，共计20片试样，用技术参数符合GB／T 454-2002［5］规定的耐破度试验仪，如图3所示，分别测定每片试样破裂时承受的最大压力。如果试样破裂位置在测量面积周边，表明因上夹具的夹持力过高或在夹持时上下夹具相对转动致使试样损伤，此试验数据应舍弃。若客户未要求分别报告试样正反面的试验结果，应测试20个有效数据；如果客户要求分别报告试样正反面的测试结果，则应每面至少测定10个有效数据，结果以平均值表示，单位为kPa。

1.2.6 抗张强度检测

抗张强度——在恒速加荷的条件下，将规定尺寸的滤纸拉伸至断裂，测量滤纸所能承受的最大抗张力，它是表征滤纸抗拉性能的一个非常重要的指标。许多滤清器在应用过程中，滤纸都要承受一定的拉力。高抗拉强度表明滤清器的几何尺寸稳定性良好。

抗张强度测定方法：将滤纸切成宽度为15mm、试样最短长度为250mm的试样，纵横方向各10条，使用技术参数符合GB／T 453-2002［6］标准规定的抗张强度试验仪，如图4所示，将试样夹紧在上、下夹头间，防止用手接触夹子间的试验面积。在试样上施加约98mN的预张力，使试样垂直地夹在两夹子间，测定试样拉伸至断裂时所承受的最大作用力。按式 （3）计算抗张强度S，其结果以kN／m表示。如试样断裂处距夹头10mm以内，应舍弃不计。

式中：F为平均抗张力，N；

LW为试样的宽度，mm。

1.2.7 初始冒泡压力检测

初始冒泡压力——滤纸按规定的方法进行试验时，第一次出现成串气泡时的压力值。在没有制造缺陷的情况下，第一次出现成串气泡的位置即为滤纸的最大孔径处，最大孔径就是根据第一次冒泡点压力值推算得到的，依据最大孔径的大小可以近似判别滤清器的精度。

初始冒泡压力测定方法：将滤纸裁剪成φ50mm圆形试样，共计3片，试样正反面应当清洁，不得带有任何微量油脂或有可能妨碍完全、均匀地湿润试样的物质。如图5所示，将试样放在带密封圈的支持盘上，用夹具将上下部漏斗夹紧，插入真空瓶中，并连接在带有压力计的真空泵上，使用ISO4003：1977［7］标准指定的试验液测定试样初始冒泡压力。按式 （4）计算初始冒泡压力值对应的孔径，其结果单位为m。

式中：γ为试验液体的表面张力，N／m；

Δp为试样两侧的压差，Pa；

θ为试验试剂与试样孔壁的接触角，（°）。

1.2.8 压降流量特性检测

压降流量特性——滤纸在规定运动黏度和规定压降条件下所能通过的流量。它是表征滤纸过滤速率的一个重要的特征，它与滤清器的流阻特性、滤清效率、寿命等性能指标密切相关。

压降流量特性测定方法：选用技术指标符合GB／T 17486-2006［8］标准规定的多次通过试验台，如图6所示；将滤纸裁剪成φ90mm圆形试样，放置在滤纸专用试验夹具中，并将试验夹具安装在被试过滤器位置，试验夹具与压力测量点之间应使用与管接头相同内径的管件连接；测定时，转动调节阀使试验流量达到0.2倍额定流量并稳定，观察并记录压差指示器压降值；继续转动调节阀，使试验流量以0.2倍额定流量的增幅逐步上升至1.2额定流量的各流量时，观察并记录压差指示器压降值；然后测定以递减的各试验流量的压降值。各试验流量的压降值是用递增压降值和递减压降值的平均值表示，单位为kPa。

1.2.9 过滤比检测

过滤比——滤纸上游单位体积中大于粒径X颗粒数除以下游单位体积中大于粒径X颗粒数。表征滤纸拦截固体颗粒污染物的能力，滤纸过滤比高，表明滤清器的过滤效率好。

过滤比测定方法：选用技术指标符合《GB／T 18853-2002液压传动过滤器评定滤芯过滤性能的多次通过法》标准规定的多次通过试验台，如图6所示；将滤纸裁剪成φ90mm圆形试样，放置在滤纸专用试验夹具中，并将试验夹具安装在被试过滤器位置，试验夹具与压力测量点之间应使用与管接头相同内径的管件连接。试验步骤按GB／T 18853-2002标准执行。按式（5）计算滤纸的过滤比β：式中：为上游单位体积中大于粒径X的平均颗粒数；为下游单位体积中大于粒径X的平均颗粒数。

1.2.10 纳污容量检测

纳污容量——滤纸达到制造商规定的极限压降时，有效截留的指定颗粒污染物的总量。表征滤纸使用寿命的重要指标之一。

纳污容量测定方法：将滤纸裁剪成φ90mm圆形试样，放置在滤纸专用试验夹具中，并将试验夹具安装在如图6所示被试过滤器位置，试验步骤按GB／T 18853-2002标准执行。按式（6）计算滤纸的纳污容量G，其结果单位为g。

式中：G1为被试样达到极限压降时，注入试验油箱内试验粉尘总量，单位为g；

G2为被试样达到极限压降的80%时，从被试样上游取样，然后用重量分析法得到试验油箱内试验粉尘总量，单位为g。

2 结束语

滤纸各指标之间相互影响、相互联系，反映在滤清器各性能参数上，也不是单一对应的关系，而是滤纸的几个指标参数共同决定滤清器的性能。因此，只有全面地了解滤纸的指标，才能设计、制造出适合于不同场合的、满足不同需要的高品质的滤清器。

【1】全国造纸工业标准化技术委员会.GB／T 451.2-2002纸和纸板定量的测定［S］.北京：中国标准出版社，2002.

【2】全国造纸工业标准化技术委员会.GB／T 451.3-2002纸和纸板厚度的测定［S］.北京：中国标准出版社，2002.

【3】美国材料和实验协会.ASTM D 6125-1997纸和纸板耐弯曲性的标准试验方法（GURLEY型测试仪）［S］.美国：美国石油学院，1980.

【4】全国造纸工业标准化技术委员会.GB／T 458-2008纸和纸板透气度测定［S］.北京：中国标准出版社，2009.

【5】全国造纸工业标准化技术委员会.GB／T 454-2002纸耐破度的测定［S］.北京：中国标准出版社，2003.

【6】全国造纸工业标准化技术委员会.GB／T 453-2002纸和纸板抗张强度的测定（恒速加荷法）［S］.北京：中国标准出版社，2003.

【7】国际标准化组织.ISO 4003-1977可渗性烧结金属材料气泡试验孔径的测定［S］.ISO出版社，1977.

【8】全国液压气动标准化技术委员会.GB／T 17486-2006液压过滤器压降流量特性的评定［S］.北京：中国标准出版社，2007.

实现汽车轻量化的5种途径

提升汽车燃效或者说降低油耗的方式有哪些？目前看来，轻量化是最有效的手段之一。据悉，汽车每减轻10%的质量将降低油耗6%～7%。“轻量化”只是一个宽泛的概念，它设计到结构、材料、布局等等方面，这里将总结5项能够让汽车变得更轻的技术：（1）轮毂电机；（2）塑料材质；（3）碳纤维；（4）小型化汽车电池；（5）线控系统。

（来源：盖世汽车网）

Summary of Test Methods for Filter Paper Performance

XIONG Liyuan
（Aviation Industry Filtration Product Quality Supervision and Test Center，Xinxiang Henan 453019，China）

The standards，test elements and methods for parameters test of filter paper were introduced from the twomain characteristics of filter paper.The connection between filter paper technique targets and filterswas analyzed so as to afford technique support for filter design and quality control.

Filter paper；Physics characteristic；Filtration characteristic

2014－02－21

熊丽媛（1985—），女，工程师，主要从事流体污染控制及颗粒度计量的研究工作。E-mail：sdxz2008＠sohu.com。