高精度燃油濾紙的研制與開發(fā)

吳安波

（杭州特種紙業(yè)有限公司， 浙江 杭州 311407）

高精度燃油濾紙的研制與開發(fā)

吳安波

（杭州特種紙業(yè)有限公司， 浙江 杭州 311407）

簡(jiǎn)述了高精度燃油濾紙國(guó)內(nèi)外技術(shù)狀況分析、研究?jī)?nèi)容與研制過(guò)程、技術(shù)指標(biāo)及工藝流程的確定。該產(chǎn)品的研制成功，為濾清器行業(yè)提供了一種新型配套產(chǎn)品，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

高精度 燃油濾紙 產(chǎn)品 研制 開發(fā)

1 國(guó)內(nèi)外技術(shù)狀況分析

當(dāng)今發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，這就要求燃油能更加清潔，以使其燃燒充分。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的進(jìn)步，電噴技術(shù)已完全取代原來(lái)的化油器。與化油器發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)需要更清潔的燃油，因?yàn)槟呐率菢O微小的雜質(zhì)也會(huì)磨損電噴系統(tǒng)中的精密部件。

一般的燃油濾清器采用星形濾紙折疊結(jié)構(gòu)，在這類燃油濾清器內(nèi)部，折疊的濾紙和塑料或金屬濾器的兩端連接，污油進(jìn)入后，由濾清器外壁經(jīng)過(guò)層層濾紙過(guò)濾后到達(dá)中心，潔凈的燃油流出。這種濾紙一般采用瓦楞型燃油濾紙。

更高端的發(fā)動(dòng)機(jī)則采用螺旋式濾紙燃油過(guò)濾器，與星形燃油濾清器不同，它的濾紙包裹在中心管上，空間利用率高，在相同的空間尺寸內(nèi)，能容納較大的過(guò)濾面積，一般為星形濾清器的3倍。污油進(jìn)入后，直接經(jīng)濾紙過(guò)濾后流出，雜質(zhì)顆粒被滯留在濾紙溝槽內(nèi)。這種燃油濾清器的性能更優(yōu)越，可使燃油的過(guò)濾精度更高。其濾紙一般采用皺紋燃油濾紙，濾紙本身的精度自然也更高。

2 主要研究?jī)?nèi)容

根據(jù)美國(guó)的HV公司和芬蘭的奧斯龍公司紙樣，以及用戶的要求，該燃油濾紙的定量在95 g/m2左右，而最大孔徑卻在45 μm以下。事實(shí)上要獲得更高精度的燃油過(guò)濾，濾紙本身的孔徑起著決定性的作用。要抄造這種高精度的燃油濾紙，首先要選擇合適的紙漿品種，因?yàn)槔w維形態(tài)直接決定了成紙的孔徑。其次是打漿工藝，或者成漿指標(biāo)也是決定成紙孔徑、透氣度的關(guān)鍵因素。紙頁(yè)的皺紋深度關(guān)系到濾清器的過(guò)濾能力，如果皺紋過(guò)少或過(guò)淺，濾清器的截污能力降低，濾清器使用壽命也會(huì)縮短。其次起皺刮刀的厚度與起皺角度是決定濾紙皺紋深度與效果的關(guān)鍵。此外，經(jīng)起皺的濾紙不能進(jìn)行傳統(tǒng)的表面施膠方式來(lái)施涂抗水膠料，但其又必須有很強(qiáng)的抗水性能，除了在漿料中添加濕強(qiáng)劑以外，還必須運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ跒V紙上施涂抗水膠料。

本產(chǎn)品主要研究?jī)?nèi)容：①紙漿原料選擇；②工藝參數(shù)確定；③起皺刮刀選用；④濕強(qiáng)劑選用；⑤抗水膠料施涂

3 主要技術(shù)指標(biāo)及工藝流程

3.1 技術(shù)指標(biāo)的確定

根據(jù)用戶要求及收集到國(guó)外濾紙的分析測(cè)試，最終確定高精度燃油濾紙的技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。

表1 高精度燃油濾紙技術(shù)指標(biāo)

3.2 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)濾紙的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該紙的特點(diǎn)，確定生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 濾紙生產(chǎn)工藝流程

3.3 工藝配比：

(1) 虹魚針葉木漿50%；

(2) Bowater（寶水）針葉木漿50%；

(3) 濕強(qiáng)劑用量：5%（對(duì)絕干漿計(jì)）；

(4)表面抗水劑用量（6% 濃度）：20%。

4 產(chǎn)品研制過(guò)程

4.1 紙漿原料選擇

該紙的定量比普通燃油濾紙低，相應(yīng)的孔徑會(huì)變大，透氣度增加，但是濾清器的過(guò)濾精度反而要提高，最大孔徑要求≤45μm，就意味著如果采用一般漿料抄造濾紙就難以達(dá)到這些要求。因此一開始即確定宜采用不同漿料的混合配比。分別選擇了虹魚牌針葉木漿與Bowater（寶水）漂白針葉木漿、Potlatch（波特拉奇）針葉木漿以不同配比試抄了高精度燃油濾紙，如表2所示。

表2 不同配比漿料（17oSR）抄造濾紙性能

根據(jù)表2的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，我們最終選擇了Bowater（寶水）針葉木漿與虹魚針葉木漿以50%：50%的比例混合抄造高精度燃油濾紙。

4.2 工藝參數(shù)確定

為了兼顧成紙強(qiáng)度、孔徑、透氣度的關(guān)系，紙漿還須進(jìn)行必要的打漿過(guò)程。適當(dāng)?shù)倪到舛?，有利于保證纖維之間的結(jié)合力，又能使最大孔徑降低。表3是我們?cè)囼?yàn)了不同叩解度下的濾紙性能。

表3 不同叩解度下濾紙性能

經(jīng)反復(fù)比較，我們認(rèn)為當(dāng)紙漿叩解度在17oSR時(shí)，成紙的各項(xiàng)指標(biāo)最接近要求，最終確定成漿的參數(shù)為17oSR，濕重 9～10 g。

4.3 起皺刮刀選用

使濾紙起皺，主要是為了增加濾芯的有效過(guò)濾面積，且紙上有大量的凹槽可以容納更多的污物，延長(zhǎng)濾清器的使用壽命。決定皺紋深度的是起皺刮刀的厚度和起皺角度。表4是不同刮刀厚度與起皺角度對(duì)起皺深度的影響。

表4 不同刮刀厚度與起皺角度對(duì)起皺深度的影響

經(jīng)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的紙樣檢測(cè)，當(dāng)起皺刮刀厚度為1.0 mm，起皺角度是25 °時(shí)，濾紙的皺紋深度滿足要求。

4.4 濕強(qiáng)劑選用

由于該濾紙是用于燃油過(guò)濾的，須有一定的濕強(qiáng)度與抗水性，那是因?yàn)槿加椭卸嗌倏倳?huì)含有一定水分，特別是現(xiàn)在混合燃料油的使用日趨普遍，更要求濾芯有足夠的抗水性能。我們有生產(chǎn)汽車三濾紙的成熟經(jīng)驗(yàn)，因此濕強(qiáng)劑就選擇了已成功應(yīng)用的PPE樹脂，其加入量也與其他濾紙相同。

4.5 抗水膠料施涂

其他濾紙都經(jīng)過(guò)表面施涂抗水性樹脂，使成紙有足夠的強(qiáng)度與抗水性能，確保濾芯的后續(xù)加工。但是本項(xiàng)目的濾紙?jiān)谑┠z機(jī)前已經(jīng)過(guò)起皺，如果再用一般濾紙的表面施膠技術(shù)，重新浸漬抗水膠料，經(jīng)試驗(yàn)皺紋就會(huì)消失或變淺。因此如何在紙上施涂抗水性膠料成為本紙生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵。經(jīng)多方面考慮，我們采用了表面噴霧的方式施涂抗水膠料，經(jīng)多次試驗(yàn)，取得了較好的效果，既讓成紙具有足夠的抗水性能及后續(xù)瓦楞軋制加工，又能保證成紙的皺紋不被破壞。

5 創(chuàng)新性

在試制過(guò)程中對(duì)紙漿原料進(jìn)行了選擇，按一定比例配比加工，使其產(chǎn)生幾何共扼作用，形成網(wǎng)狀及毛細(xì)結(jié)構(gòu)，經(jīng)水溶性樹脂浸漬后，孔隙率高、孔徑小、油阻小、過(guò)濾效率高、使用壽命長(zhǎng)、耐濕性好。

產(chǎn)品經(jīng)浙江省科技信息研究院測(cè)試，經(jīng)分析比較，具有如下特點(diǎn)：

（1）過(guò)濾層的表面均勻噴涂有一層高強(qiáng)度且耐油的乳膠層，增大了燃油濾紙的強(qiáng)度、挺度和耐油性，從而提高了其過(guò)濾精度和壽命；

（2）采用烘道熱風(fēng)干燥方式，保持了濾紙的透氣性和松厚度，經(jīng)烘干后干度大大提高。

6 實(shí)際生產(chǎn)情況總結(jié)

按照上述試驗(yàn)結(jié)果與確定的生產(chǎn)工藝，已經(jīng)形成了高精度燃油濾紙批量生產(chǎn)。成紙經(jīng)浙江省方圓檢測(cè)集團(tuán)公司檢測(cè)，實(shí)測(cè)結(jié)果見表5，符合高精度燃油濾紙標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

表5 高精度燃油濾紙實(shí)測(cè)結(jié)果

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）研制的高精度燃油濾紙采用優(yōu)質(zhì)木漿及助劑等加工而成。在研制過(guò)程中采用以下工藝：①濾紙起皺；②紙頁(yè)預(yù)干燥成型；③抗水劑噴涂。產(chǎn)品具有孔隙率高、最大孔徑小、過(guò)濾阻力小、效率高、挺度高、耐濕性好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其中噴涂抗水劑技術(shù)屬于創(chuàng)新，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（2）產(chǎn)品經(jīng)浙江省方圓檢測(cè)集團(tuán)公司檢測(cè)，所測(cè)技術(shù)指標(biāo)符合《高精度燃油濾紙》標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了浙江省科技廳下達(dá)的新產(chǎn)品試制計(jì)劃的要求，經(jīng)用戶試用，反映良好，其生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)手段能滿足批量生產(chǎn)要求。

（3）該產(chǎn)品的研制成功，為高精度燃油濾清器提供了一種新型配套產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，產(chǎn)品技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，已獲得國(guó)家發(fā)明專利2件。

吳安波 男 杭州特種紙業(yè)有限公司副總經(jīng)理，高級(jí)工程師，從事特種紙技術(shù)與管理20多年，曾在《中國(guó)造紙產(chǎn)業(yè)》《中華紙業(yè)》《紙和造紙》《上海造紙》《造紙科學(xué)與技術(shù)》《造紙環(huán)保資訊》《華東紙業(yè)》《造紙化學(xué)品》《財(cái)富紙業(yè)》《浙江造紙》《應(yīng)用化工》等刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文六十余篇，在行業(yè)年會(huì)及技術(shù)研討會(huì)上作學(xué)術(shù)報(bào)告十余次。

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