高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)與性能

高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)與性能

近年來(lái)，在國(guó)家關(guān)于節(jié)能減排的政策的指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)各汽車廠推得的挖掘機(jī)能夠滿足國(guó)家要求?，F(xiàn)代柴油機(jī)已進(jìn)入電控時(shí)代,在各種工況下柴油機(jī)對(duì)燃油噴射的控制更加嚴(yán)格。為實(shí)現(xiàn)上述的精確控制,供油系統(tǒng)需要有足夠高的響應(yīng)速度,同時(shí),系統(tǒng)中各種裝置必須具備足夠的可靠性,尤其是供油泵和噴油器,它直接影響到電控的質(zhì)量。供油泵和噴油器精密偶件的磨損是電控失效的主要原因之一。而引起精密偶件磨損的主要原因是柴油中的污染物質(zhì),尤其是3~10μm的顆粒以往的柴油濾清器一般采用單層的過(guò)濾紙來(lái)加工濾芯,然而對(duì)于高壓共軌供油系統(tǒng)而言,單層的過(guò)濾紙就很難同時(shí)滿足過(guò)濾精度和使用壽命的要求了。目前市場(chǎng)上的高精度柴油濾清器普遍采用的都是過(guò)濾紙與無(wú)紡布復(fù)合的過(guò)濾材料,這種材料目前主要的生產(chǎn)廠家有德國(guó)的Gessner,美國(guó)的HV,韓國(guó)的Ahlstrom和Clean&Science,而在我國(guó)這種材料目前還是市場(chǎng)空白。本文對(duì)多種進(jìn)口高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了相關(guān)分析,以期為高精度復(fù)合過(guò)濾材料的研制提供依據(jù)。同時(shí),根據(jù)這類材料的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn),結(jié)合柴油濾清器的加工工藝,對(duì)這類材料的使用注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析,以期對(duì)一些買到了進(jìn)口好材料但卻做不出好濾清器的企業(yè)起到一定的借鑒作用。1實(shí)驗(yàn)1.1樣品進(jìn)口高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料。1.2試驗(yàn)儀器與儀器測(cè)厚儀:YG142,寧波紡織儀器廠;透氣性測(cè)試儀:YG461E,寧波紡織儀器廠;耐破度儀:瑞典產(chǎn)的L&W耐破度測(cè)定儀;毛細(xì)流量孔徑測(cè)試儀:型號(hào)CFP-100-A,美國(guó)PMI公司。過(guò)濾性能的多次通過(guò)檢測(cè):航空工業(yè)總公司過(guò)濾與分離機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心出具第三方檢測(cè)報(bào)告。2結(jié)果與討論2.1層復(fù)合材料的組成目前市場(chǎng)上的高精度柴油過(guò)濾材料一般都由多層材料經(jīng)超聲波復(fù)合加工而成,以兩層復(fù)合的居多,如圖1所示,另外還有一些為三層復(fù)合的,如圖2所示。兩層的材料由一層紙基和一層無(wú)紡布組成;三層的材料由一層紙基和兩層無(wú)紡布組成。對(duì)于三層材料,其中最上層的無(wú)紡布是由紡黏法加工而成的,一般定量在20g/m2.2無(wú)紡布層結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析圖3、圖4分別是樣品1和樣品2的紙基層與熔噴無(wú)紡布層表面的掃描電鏡照片。從圖3可以看出,紙基層主要由植物纖維組成,從纖維直徑和纖維形態(tài)分析可以看出主要包含了針葉木和闊葉木纖維,紙漿經(jīng)過(guò)適度的打漿處理,并用樹脂進(jìn)行過(guò)增強(qiáng)。從圖4可以看出,熔噴無(wú)紡布層相對(duì)紙基層結(jié)構(gòu)疏松,孔隙率高,熔噴纖維的直徑存在一定的分布,但以3μm以下的居多。作為柴油過(guò)濾的材料,無(wú)紡布層要滿足過(guò)濾性能的要求外,還要能滿足柴油濾清器所需的耐油性、油水分離特性并滿足濾清器的加工工藝要求,而這與無(wú)紡布層的原料特性密切相關(guān)。2.3用于研究和擴(kuò)散的層析材料利用紅外光譜對(duì)多種商品樣的熔噴無(wú)紡布層進(jìn)行了研究,其譜圖基本一致,如圖5所示。從圖中可以觀察到1407cm2.4材料的檢測(cè)結(jié)果表1為9個(gè)進(jìn)口產(chǎn)品的基本物理性能匯總,為了進(jìn)一步分析無(wú)紡布層和紙基層的性能及其對(duì)全紙性能的貢獻(xiàn),我們把每一個(gè)樣品分為全紙、無(wú)紡布和紙基來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。為了更直觀地反映材料各部分與整體之間的關(guān)系,我們將表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類匯總,見表2,括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)反映的是性能在此區(qū)間的樣品個(gè)數(shù)。從以上數(shù)據(jù)可以看出紙基是復(fù)合過(guò)濾材料主要性能的基礎(chǔ),透氣率、力學(xué)性能和孔徑都主要取決于紙基。2.5全紙過(guò)濾性能的表征樣品3在航空工業(yè)總公司過(guò)濾與分離機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心采用多次通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了過(guò)濾性能的檢測(cè)。無(wú)紡布層由于強(qiáng)度太低,無(wú)法進(jìn)行相同條件下的測(cè)試,因而此部分只對(duì)全紙和紙基進(jìn)行了檢測(cè),表3為過(guò)濾性能的匯總表。從表3可以看出,全紙的流阻與紙基相差很小,因而無(wú)紡布層的存在對(duì)流阻產(chǎn)生的影響很小,其原因主要在于無(wú)紡布層結(jié)構(gòu)較疏松,透氣率較高。對(duì)于4μm的粒子,全紙的過(guò)濾效率是紙基的4.3倍,對(duì)于納污容量,全紙是紙基的7.2倍。根據(jù)過(guò)濾比的意義相關(guān)研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析認(rèn)為,紙基是全紙過(guò)濾精度的一個(gè)基本保障,無(wú)紡布層的作用主要是進(jìn)一步提高過(guò)濾精度和顯著提高納污容量,即使用壽命。3纖維原料的加工對(duì)幾種進(jìn)口的高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究,對(duì)于這類材料的開發(fā)提供了以下幾點(diǎn)思路:(1)紙基是高精度復(fù)合柴油過(guò)濾材料的主要物理性能的基礎(chǔ),目前商品樣紙基層的原料以闊葉木纖維和針葉木纖維為主,但從物理性能和過(guò)濾性能的角度來(lái)分析,其它細(xì)直徑的植物纖維和非植物纖維都將具有應(yīng)用潛力。(2)PBT熔噴無(wú)紡布層的主要作用在于進(jìn)一步提高過(guò)濾精度和顯著提高納污容量。PBT無(wú)紡布層的質(zhì)量控制關(guān)鍵在于纖維直徑的分布均勻性,必須采用針對(duì)PBT設(shè)計(jì)的專用熔噴無(wú)紡布生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。(3)目前紙基和無(wú)紡布的復(fù)合多以超聲波復(fù)合方式為主,但由于二者之間性能差