成型滤芯的结构性能及其考核指标分析.pdf

专论产业用纺织品总第2 2 6 期 熔嚼互体威型滤络的佬构佟铭 殷舆考磁鸩衔分衍 饶剑辉 广州市纤维产品检测院 广州 5 1 0 4 2 0 靳向煜 东华大学非织造研究发展中心 上海 2 0 1 6 2 0 摘要 用压降一流量作为熔喷滤芯性能的考核指标 测定滤芯的压降一流量数据 通过M a t l a b 数学方法进 行直线拟合 拟合直线的斜率可作为滤芯压降一流量的实验评价体系 熔喷立体成型滤芯中各过滤 层有不同的结构 其平均孔径从精滤层 中滤层到粗滤层依次增大 符合熔喷滤芯具有孔径梯度的构 想 关键词 熔喷法滤芯 结构 考核指标 中图分类号 T Q 0 5 1 8 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 7 0 9 3 2 0 0 9 0 7 0 0 2 4 一0 4 熔喷聚丙烯 P P 纤维滤芯 立体成型 是近年 发展起来的一种新型微孔式过滤介质 随着人民 生活水平的提高 人们对环境 饮食 水质的要求越 来越高 无论是工业废水处理 还是日常生活中的 家庭饮用水的净化 或是工业产品的净化和生活饮 品的净化等都离不开液体过滤 熔喷P P 纤维滤 芯作为一种新型的液体过滤材料可广泛地应用于 水质过滤中 但是目前对有关熔喷立体成型滤芯的 结构性能的研究很少 且对其性能指标的考核评价 也是一个值得关注的问题 本文针对以上主要问 题进行了研究 1 熔喷立体成型滤芯的考核指标 熔喷滤芯是一个具有孔径梯度的多孔介质 在 使用过程中流体方向和过滤方向以相互垂直为主 以有利于提高滤芯的使用寿命 滤芯的过滤机理 是 细小微粒随流体流过过滤介质 一旦微粒直 径大于多孔介质的孔隙时 介质对微粒起到阻截作 用 称为筛分效应 当微粒被阻截时 个别孔隙被 阻塞 微粒之间相互不规则重叠 很快就形成 尘 收稿日期 2 0 0 9 0 2 2 4 作者简介 饶剑辉 男 1 9 7 8 年生 工程师 主要从事纺织品和 服装产品的检测以及新的检测技术的研究工作 2 4 一 桥 结构 使稍大的孔径变小 微粒通路迅速变小 此现象称为架桥 时间一长堆积微粒就形成滤饼 以前通用的熔喷滤芯性能的考核指标都是使 用容垢量或者是使用寿命 但是这两个考核指标在 实验室的快速测试以及在测试方法上都不精确 由于每个滤芯的结构性能不完全相同 在测试过程 中其流过的水的总量肯定不相同 因此在实验中可 以用每个滤芯在实验中所流过水的总量来作为该 滤芯的通量或使用寿命的评价指标 每个滤芯都 有其滤芯通量 且在测试前后肯定存在一个压力差 即压降 为了方便考核 设定用压降一流量来 作为其主要的考核指标 设计了一个用来考核熔喷 滤芯性能的测试系统 图1 测试系统中精密压力表 P 1 P 2 系上海正宝 仪表厂生产的普通自来水水表 过滤器中内置被测 阀l 出水口 图1熔喷滤芯考核指标测试系统示意 万方数据 2 0 0 9 年第7 期产业用纺织品专论 滤芯试样 玻璃转子流量计 L Z B 一1 5 由余姚振兴 流量仪表厂生产 在测量压降一流量的过程中 根据需要给系统 装置放气 以便把混入在整个回路中的空气减少到 最小 在初步运行和放气之后 加大流量并针对递 增的流量值取压力差 再针对递减的流量值重复该 程序 取递增组结果和递减组结果的平均值 计算 并记录A P A P P 一P 在测量压降 流量时 用阀1 来控制水的流量 而不采用阀2 来控制水的 流量 因为考虑到滤芯的阻力等因素 认为用阀1 来控制水的流量比用阀2 来控制水的流量能够使 系统更加符合系统的能量守恒定律 由于每一个滤j 琶 的压降一流量曲线并不是一 条直线 因此在比较各个滤芯的压降一流龟的性能 优劣时就存在一定的困难 笔者的研究结果表明 滤芯的压降一流量曲线是一条接近于直线的曲线 把压降一流量的实验数据通过M a t l a b 旧1 数学实验 方法进行直线拟合 图2 每一条拟合直线的斜率 就是该滤j 芷 的压降一流量的实验评价体系 搴 巷 图2 压降一流量的典型拟合直线 2 熔喷立体成型滤芯的结构性能 制作熔喷滤芯的原理是 J 从一可拆换喷丝 头喷出P P 纤维束 经高热空气流载送 呈扇形状 纤维瀑布喷射 并由接收装置上的接收辊连续不断 地缠绕而成型 其过滤层上的纤维为相反螺旋方向 隔层交叉 以表面熔体接触固体焊接 构成迷宫式 过滤孔 高热空气流不仅对纤维起载送和保温作 用 而且对到达接收辊的纤维起到紧压的作用 从 而保证隔层纤维结点处有良好的熔焊效果 实验 用滤芯的生产设备是东华大学非织造研究发展中 心自行研制的实验设备 熔喷P P 纤维滤芯外形为一中空管体状 滤芯 管壁厚度即是过滤层厚度 过滤层由精滤层 中滤 层和粗滤层组成 悬浮液从外圆表面进入 滤液从 内圆表面流人中心集液腔 再引至芯外 图3 图4 是熔喷P P 纤维滤芯实物照片 图3 熔喷P P 纤维滤芯结构视图 图4 熔喷P P 纤维滤芯实物照片 2 1 熔喷滤芯各过滤层的平均孔径分析 为了更好地说明熔喷滤芯的结构性能 采用测 试其每一过滤层的平均孔径的方法来进行说明 熔喷滤芯各过滤层的平均孔径主要与熔喷纤维的 直径 熔喷时的接收距离以及各过滤层的层数相 关 孔径值的测试仪器是美国P M I 公司的C E F l1 0 0 一A 1 孑L 径仪 熔喷滤芯的每个过滤层纤网的 干湿曲线和孔径分布见图5 一图1 0 从图8 一图1 0 可以看出 在熔喷滤芯的3 个 过滤层中精滤层的孔径分布集中在孔径值稍小的 范围内 其平均孔径值最小 中滤层平均孔径值稍 一2 5 一 O 0 O O O O O O O 万方数据 专论产业用纺织品总第2 2 6 期 2 5 0 2 0 0 g1 5 0 逾1 0 0 煺5 0 O 压力 k P a 图5 精滤层纤网的干湿曲线 2 5 0 L2 0 0 争1 5 0 谕1 0 0 堤5 0 O 压力 k P a 图6中滤层纤网干湿曲线 匪力 k P a 图7 粗滤层纤网干湿曲线 大 粗滤层的平均孔径值最大 符合熔喷滤芯具有 孔径梯度的构想 从各个过滤层的孔径分布图可 以看出 每个过滤层的孑L 径分布都近似符合正态分布 2 2 熔喷滤芯各过滤层的结构分析 在熔喷滤芯生产过程中 由于每一个过滤层与 成型装置的接触情况不一样 使得滤芯纤网的每个 过滤层的结构也不一样 图1 1 是滤芯由内至外各 层纤网结构照片 2 6 1 5 1 2 寥 杂9 众 翌6 H 3 0 2 1 7 蓑 4 高1 1 膏 8 5 23456789l Ul Il J 3 1 4 1 51 617 1 8 1 92 0 直径 t 1 m 图8 精滤层纤网的孔径分布 2 0 1 6 嚣 杂1 2 条 翌8 4 O 直径 H m 图9中滤层纤网孔径分布 5l O1 52 02 53 03 54 04 55 05 5 直径 m 图l O 粗滤层纤网孔径分布 从图1 l 可以看出 由于滤芯纤网与芯棒直接 接触 高温热空气流在运动过程中使得接收芯棒的 图1 1滤芯各层纤网结构照片 万方数据 2 0 0 9 年第7 期 产业用纺织品专论 温度也急剧升高 因此最内层的纤网有黏合的趋势 图1 l a 中间层的熔喷滤芯纤网没有明显的 黏合现象 纤维与纤维之间形成杂乱的排列结构 并且形成有效的孔隙结构 图1 1 b 滤芯的最 外层纤网的结构也存在明显的纤维黏合现象 图1 1 C 这是由于在滤芯生产过程中 为了保 证滤芯的成型性 在接收装置中安装了一个压辊装 置 压辊与最外层不断挤压以及高温热空气流的作 用 使得最外层滤芯纤网结构有黏合现象出现 3 结语 熔喷滤芯性能的考核指标很多 包括孔隙率 容垢量 流量以及测试前后液体的浊度效率等指 标 而本研究自行设定了压降一流量作为滤芯性能 的考核指标 把压降一流量实验数据通过M a t l a b 数学实验方法进行直线拟合 可以拟合直线的斜率 作为该滤芯的压降一流量的实验评价体系 对熔喷滤芯各过滤层平均孑L 径测试说明 从精 滤层 中滤层到粗滤层其平均孔径逐渐变大 符合 熔喷滤芯具有孔径梯度的构想 各过滤层有其不同 的结构 1 2 参考文献 罗茜 固液分离 M 北京 冶金工业出版社 1 9 9 7 何仁斌 M A T L A B6 工程计算及应用 M 重庆 重 庆大学出版社 2 0 0 1 柯勤飞 靳向煜 非织造学 M 上海 东华大学出 版社 2 0 0 4 T h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c sa n di n d e xa n a l y s i so n t r i d i m e n s i o n a lf o r m e dm e h b l o w nf i l t e rm e d i a R a oJ i a n h u i G u a n g z h o uF i b r eP r o d u c t i o nI n s t i t u t e J i nX i a n g y u D o n g h u aU n i v e r s i t yN o n w o v e nR 靳向煜 非织造学 2004 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 高仰昭 马英春 GAO Yang zhao MA Ying chun 电镀用滤芯的现状 期刊论文 电镀与涂饰2008 11 2 袁志毅 油田注水井井口精细过滤器滤芯总体设计 期刊论文 平原大学学报2002 19 4 3 丁一 梁恒国 邓正栋 张平 强宇明 Ding Yi Liang Hengguo Deng Zhengdong Zhang Ping Jiang Yuming 陶瓷 滤芯过滤阻力试验研究 期刊论文 净水技术2006 25 5 4 饶剑辉 靳向煜 RAO Jian hui JIN Xiang yu 熔喷滤芯的生产与发展情况 期刊论文 非织造布2006 14 1 5 刘党华 高院安 王长华 LIU Dang hua GAO Yuan an Wang Chang hua 滤芯结构完整性试验结果之群泡值数理统 计分析 期刊论文 液压与气动2006 6 6 桑兆虎 李学伟 SANG Zhao hu LI Xue wei 捕集器滤芯改造总结 期刊论文 中国氯碱2008 12 7 刘超 靳向煜 LIU Chao JIN Xiangyu 新型抗菌