工业用过滤纸的论述
2006年12月31日 星期日 09:30
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20μm~45μm纤维长度从1mm到4.5mm不等。如图1所示。
图1 纤维尺寸比较图 （纤维直径μm）
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；
玻璃纤维其纤维直径特别小，早小可达0.5μm，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℃）等优点。
二、过滤纸的功能和过滤机理
过港督纸的应用，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、作功筒、燃烧室中产生空穴。这就对滤材提出了严格的要求。
图2 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。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，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 大开口、低流阻、低效滤纸
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，可*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港督特性。不同批次木浆其特性也名民，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3—5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。
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