中國過(guò)濾材料性能測試方法標準的現狀及建標工作
文章摘要: 闡述了國內外通油過(guò)濾材料和空氣過(guò)濾器材料的主要性能及其測試方法。指出我國尚未建立“過(guò)濾材料性能測試方法標準”，不利于過(guò)濾材料行業(yè)的發(fā)展，建議正視現實(shí)，推動(dòng)該標準的建立，并提出了建標原則和具體項目的建議。
關(guān)鍵詞:過(guò)濾材料,性能測試方法,標準中圖分類(lèi)號:TS107 8　　　文獻標識碼:C　　　文章編號:1004-7093(2007)01-0031-05

過(guò)濾材料性能測試方法標準與過(guò)濾器的性能測試方法標準不一樣,過(guò)濾器性能測試要滿(mǎn)足其所在的流體系統(或工作位)的特性要求,而過(guò)濾材料要在滿(mǎn)足過(guò)濾器性能要求的同時(shí),還要滿(mǎn)足過(guò)濾器生產(chǎn)過(guò)程中的工藝性要求和理化性能要求,以實(shí)現過(guò)濾器的較長(cháng)壽命、良好工藝、可靠的強度和阻截微小尺寸顆粒的高效率。在過(guò)濾材料的諸多性能中,有些性能近似過(guò)濾器的性能,如“過(guò)濾精度”、“納污容量”和“流量阻力”等,但過(guò)濾材料畢竟是制造過(guò)濾器的“材料”,必須按材料特點(diǎn)去檢測其性能,這就是所謂“過(guò)濾材料性能測試方法標準”;還有—些屬理化性能的項目,如耐折強度、頂破強度、與工作流體的相容性等則是有利于加工工藝、成品質(zhì)量及壽命的相關(guān)規定。
   1　國外通油過(guò)濾材料主要性能定義及測試方法現狀　　
   現代通油過(guò)濾器的過(guò)濾精度定義都逐漸接受液壓過(guò)濾器的過(guò)濾特性評定方法,即對含有污染顆粒油液的過(guò)濾過(guò)程,以某尺寸顆粒的濾前與濾后的數量比值(效率)判定“過(guò)濾精度”。此方法稱(chēng)為“多次通過(guò)試驗法”。多次通過(guò)試驗法初由美國俄克拉何馬州立大學(xué)流體動(dòng)力研究中心費奇博士領(lǐng)導開(kāi)發(fā),后成為美國標準,1981年被納入國際標準,是液壓技術(shù)考核濾芯過(guò)濾性能的試驗方法。現在凡工業(yè)用油路系統和工程車(chē)輛油液系統使用的濾芯都逐漸釆用該標準,過(guò)濾材料的性能考核在國外也有釆用。考核方法是:在試驗系統按規定投入試驗用粉末,該污染油液通過(guò)被試濾芯(或過(guò)濾材料)會(huì )在此試驗段建立壓差,在幾個(gè)壓差點(diǎn)分別在濾芯前后取樣測試,測出濾前和濾后至少6個(gè)不同尺寸的顆粒數量,再將濾前顆粒數除以濾后對應尺寸顆粒數得出過(guò)濾比(β)(參照圖1)。在建立濾芯壓差過(guò)程試驗系統污染液中減少的顆粒數量會(huì )由另一污物注入系統緩慢提供(高濃度污染液)。壓差達額定值即停止試驗。在6個(gè)尺寸顆粒的過(guò)濾比β值中,若有達到75者,則被測試的濾芯精度值就被確定為該尺寸。多次通過(guò)試驗法與20世紀80年代以前的玻璃球試驗法不同,是以光學(xué)技術(shù)裝備的自動(dòng)顆粒計數器直接測量通過(guò)顆粒的尺寸和數量,終評定某尺寸顆粒之過(guò)濾比率,並認定過(guò)濾精度即為指定比率下的尺寸(微米)。早年的玻璃球法在外國過(guò)濾材料公司中有意大利Boss公司和比利時(shí)Bekaert公司使用,是借鑒過(guò)濾器精度測定標準即MIL F 8815D“玻璃微珠通過(guò)法”。當時(shí)有很多公司使用該標準評定過(guò)濾器,中國航空標準HB5825、HB6146(航空過(guò)濾器通用技術(shù)條件)就明確規定在大粒子通過(guò)試驗中使用F 9、F 13、F 15、F 17和F 19等不同尺寸分布的玻璃微珠粉末,其試驗方法均等同于MIL F 8815D。進(jìn)入90年代后,較有名氣的國外過(guò)濾材料公司不再使用MIL F4 8815D,而采用ISO4572(1995年改為ISO16889)標準,即多次通過(guò)試驗法。圖1是Bekaert公司在樣本上顯示的多次通過(guò)試驗的系統線(xiàn)路圖。Lydall和Bekaert公司是國際上率先借鑒過(guò)濾器過(guò)濾精度評定法的過(guò)濾材料制造公司,把過(guò)濾器的主要性能過(guò)濾精度定義及評定法直接和自已生產(chǎn)的過(guò)濾材料等同起來(lái),深受過(guò)濾器制造廠(chǎng)家歡迎,給新型過(guò)濾器設計選材和試驗定型創(chuàng )造了極大方便並少走不少彎路。
    目前國際上過(guò)濾材料性能測試方法並沒(méi)有統一的方法標準。單從過(guò)濾精度測試方法就可看出:在Bekaert公司樣本中,孔徑測試、透氣度測試及納污容量測試都注明了測試方法釆用的標準,惟獨過(guò)濾精度一欄未作標注,雖說(shuō)不見(jiàn)從前樣本標注的“MIL F 8815D”字樣,但可以認為Bekaert公司仍在沿用老方法。Lydall公司與其不同,圖2的多次通過(guò)試驗臺一看就知道是專(zhuān)門(mén)對過(guò)濾材料進(jìn)行多次通過(guò)試驗的臺子。而圖3Bekaert公司的大臺子不可能用于做過(guò)濾材料的過(guò)濾精度測試,那只是用于納污容量測試,因為該試驗要取得過(guò)濾材料初始阻力值和加試驗灰后阻力值兩參數。美國Pall公司是世界公認的過(guò)濾器制造頂級企業(yè),一貫聲稱(chēng)所用過(guò)濾材料自產(chǎn)自用,肯定有自已的過(guò)濾材料性能測試標準,自產(chǎn)過(guò)濾材料不外賣(mài),其性能測試方法也不向外公布。該公司曾參與國際標準化機構ISO組織的多起過(guò)濾器性能測試方法標準制訂工作,其自用的過(guò)濾材料測試方法也會(huì )十分貼近過(guò)濾器,與其他過(guò)濾材料生產(chǎn)廠(chǎng)家測試方法也會(huì )有所區別。由此可以判斷國外各公司過(guò)濾材料性能測試方法都有各自的標準。
　  我國通油過(guò)濾材料性能測試方法概況　　
    我國率先對購買(mǎi)的過(guò)濾材料進(jìn)行性能測試的當屬航空過(guò)濾器制造業(yè),然而當時(shí)卻無(wú)測試方法標準。以過(guò)濾精度測試為例,其測試方法是“示范”式傳教,現已延續26年之久。目前在溫州黎明液壓機電廠(chǎng)、新鄉東風(fēng)過(guò)濾技術(shù)有限公司也都釆用相似方法,由于各家都無(wú)測試方法標準,除基本方法相同之外,由于年代久遠,無(wú)根據的方法改進(jìn),也造成其測試數據的差別。企業(yè)之間沒(méi)有統一的測量?jì)x器的校準規則,沒(méi)有協(xié)商一致的測試比對活動(dòng),也是因沒(méi)有統一標準制約的結果。例如過(guò)濾精度測試都釆用單次通過(guò)法測定過(guò)濾比β,但在過(guò)濾材料取樣面積上差異很大,所取圓形試樣的直徑各不相同;有的釆用多次通過(guò)法測定β值;有的采用單次通過(guò)法,不用手工注入污染液而改為系統傳輸污染液且建立微小壓差;有的自動(dòng)顆粒計數器購買(mǎi)了十幾年向來(lái)不計量、不比對。以上各種各樣的性能測試方法造成了同一過(guò)濾材料在多家單位測試時(shí)會(huì )得到各不相同的數據。
     3　空氣過(guò)濾材料主要性能測試方法概述　　
    空氣過(guò)濾材料有三大類(lèi)型:①控制煙粉塵排放類(lèi),包括燃燒煙囪、水泥及卷煙工廠(chǎng)、燃煤電廠(chǎng)及鋼鐵企業(yè)高爐等;②機器進(jìn)氣系統保護類(lèi),如工程機械、車(chē)輛及空氣壓縮機等的進(jìn)氣系統;③創(chuàng )建潔凈空間類(lèi),如潔凈室、防護面罩及凈化工作臺等。由于使用要求不同,其性能和測試方法都不同。早年常用的濾清器其過(guò)濾材料性能測試方法雖然有國外公司因推銷(xiāo)過(guò)濾材料而介紹的性能測試項目,如濾除效率(灰塵濾除重量效率百分比)和DOP氣溶膠顆粒穿透率(0.3μm顆粒穿透百分比)等,但國內無(wú)一企業(yè)具有測試能力,加之無(wú)標準可循,因而對外來(lái)的測試方法只能是望洋興嘆。由于車(chē)用三濾行業(yè)推薦介紹,美國SAE標準進(jìn)入國內,于是有了車(chē)用空氣濾清器測試方法標準,如濾除效率。然而對濾清器產(chǎn)品上游材料之性能測試仍然是空白。大氣保護類(lèi)空氣過(guò)濾是近20年國際上新發(fā)展起來(lái)的,新型空氣濾清器的性能要求和測試方法都不同于后兩類(lèi)。我國近年也對環(huán)保措施重視起來(lái),但此類(lèi)濾清器性能測試和過(guò)濾材料測試均屬空白。在本次過(guò)濾材料性能測試方法標準制訂中爭取在煙粉塵排放類(lèi)空氣過(guò)濾材料的測試技術(shù)水平上一步到位,與國際上過(guò)濾材料測試方法接軌。雖說(shuō)我國大氣環(huán)境保護法規的出臺時(shí)間落后于其他,但若制訂的過(guò)濾材料性能測試方法標準是先進(jìn)的,則會(huì )促使優(yōu)質(zhì)濾清器發(fā)展且占據國內市場(chǎng),因此必須借鑒美國EPA公司FEMA試驗標準和“100個(gè)循環(huán)標準”以及歐洲ETV試驗項目。近年三類(lèi)空氣濾清器的標準中都有“脈沖清灰效果”的性能要求,所以應在所有三大類(lèi)空氣過(guò)濾材料上增加該性能的測試方法。現在的困難是:由于一直未重視過(guò)濾材料性能測試方法標準,國內目前見(jiàn)不到美國和歐洲的過(guò)濾材料性能測試方法標準,僅靠外商來(lái)華產(chǎn)品參展時(shí)的技術(shù)交流及簡(jiǎn)要資料介紹不能了解其測試方法細節,達不到與其接軌目的。
    4　正視現實(shí),推動(dòng)我國的建標工作
    綜上所述,我國建立過(guò)濾材料性能測試方法標準的必要性日益顯現,且已具備一定的條件。
    4 1　標準的制訂原則
    在過(guò)濾材料性能測試方法標準制訂中,可以考慮遵循下列原則:
    (1)確定有用的技術(shù)指標。采用對過(guò)濾器性能指標和過(guò)濾芯工藝能夠一致的指標,例如液壓過(guò)濾器要求過(guò)濾精度以β表示,在國外有些過(guò)濾材料公司已率先使用,應在制訂的標準中使用。
    (2)沒(méi)有用的指標不列入標準中。例如,濾紙拉伸強度、耐破度可以用濾紙耐折強度和耐疲勞強度代替;耐酸抗水性可用過(guò)濾器指標檢測;過(guò)濾材料幅寬和面密度可以不列入標準。
    (3)測定方法要有可靠且準確的依據。每個(gè)指標的測定方法都要有借鑒的文字依據,或部分釆用或等效釆用,需要有充分理由,而且每項都有驗證試驗。
    (4)兼收并蓄,擴大使用方法。根據已掌握的國外部分過(guò)濾材料標準,有些指標的定義和測量方法多種多樣(例如透氣度),可以有選擇地確定多個(gè)方法成為標準,由使用標準的企業(yè)任意選擇。
   (5)創(chuàng )造新測試方法,給新指標下定義。例如,現代新過(guò)濾器出現“反沖性能”項目,則對過(guò)濾材料的測試方法和性能定義一定要遵循過(guò)濾器的性能要求,慎重定義,測試方法須多次反復驗證。
   (6)標準要使用方便,符合國情。不要把標準制訂得高不可攀,行文要通俗易懂,用詞準確不含糊;數據整理不煩瑣復雜;具有簡(jiǎn)便的工藝性和可操作性。例如,通油過(guò)濾材料“過(guò)濾特性”考核用“單次通過(guò)法”就非常簡(jiǎn)便和實(shí)用。結合中國的實(shí)際,制訂出等同于國際水平的科學(xué)實(shí)用標準就是符合國情(例如,將“單次通過(guò)法”和“多次通過(guò)法”兼收并蓄在標準中)。標準要遵循計量法規,統一詞語(yǔ)。(7)標準只制訂性能測試方法,不規定性能指標。
    4 2　空氣過(guò)濾材料和通油