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| 我國過濾材料性能測試方法標準 |
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我國過濾材料性能測試方法標準的現狀與將來
—、關于“濾材標準”—些問題的看法。
“濾材標準”是指它的規格還是指它的性能指標？“濾材標準”和“過濾器標準”不是一回事嗎？我國目前沒有“濾材標準”嗎？
今天我這里談的即不是濾材規格也不是濾材性能，是濾材各項性能的測試方法，我們稱它為“濾材性能測試方法標準”。所謂過濾材料，不論金屬材料和非金屬材料，它們都是由纖維制成的片狀打卷供應的物資（也有金屬粉末燒結片狀），所以有人稱之為濾紙（金屬纖維濾材有的稱之為濾氈、金屬纖維氈）。它和過濾器的性能測試方法標準不一樣，過濾器性能測試要滿足其所在的流體系統（或工作位）的特性要求，而過濾材料要滿足過濾器的性能要求的同時，還要滿足過濾器生產過程中的工藝性要求和理化性能要求，以實現過濾器的較長壽命、良好工藝、可靠的強度和阻截微小尺寸顆粒的高效率。在過濾材料的諸多項性能中，有些是近似過濾器的性能的，如“過濾精度”、“納污容量”和“流量阻力”等，但它必競是制造過濾器的“材料”，必須按材料特點去檢測其性能，這就是所謂“濾材性能測試方法標準”。還有—些屬理化性能項目，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性和成品質量及壽命的相關規定。
有人說：這些標準都有了，有國外的有國內的……。
這是毫無根據之斷言，據我所知，國外—些濾材生產廠家在我國推銷濾材時給我們的用戶帶來了濾材型號、性能項目和指標數據，但並未告訴我們各項性能的測定方法。較誠懇的廠家告訴了各項性能的定義，但並沒有具體的檢測方法標準。比利時的BEKAERT公司九十年代前的推銷樣本中講了金屬纖維氈過濾精度測試方法時只說：“按MIL-F-8815D測定”。九十年代后的BEKAERT公司的濾材樣本不再提那個標準了。改寫成了：“過濾特性及納污量試驗按ISO4572”（現在稱ISO16889）的解釋。蘭德LYDALL公司不僅在他的樣本上介紹過濾精度測試標準，還登出試驗現場圖片。但我們並不知道這些試驗的操作規范和關鍵細節，例如被試驗濾材應按多大的面積做試片？取樣方法如何規定？（當然人家不便在產品樣本上給咱介紹測試方法）。除此之外我們見不到其它濾材公司的測試方法的介紹。這里我順便說一句：千萬不要把過濾器的測試標準當成濾材的測試標準，若說過濾器測試方法標準，在我國的確即有國內的也有國外的，但二者決不可等同！
至于國內的濾材標準，那就是國產金屬絲編織網有“企業標準”，但我們稱它為“規格標準”，根本稱不上是“性能測試方法標準”。400目方孔網的過濾精度定位為38.5微米實際是網子方孔邊長減去—網絲直徑的算術結果。殊不知，現代過濾概念並非單純的網眼攔截效應，若干種吸附和沉積效應共同促使顆粒滯留在纖維間隙里，實際試驗結果告訴我們：用400目編織網去阻截存在于液體里不同尺寸分布的顆粒群體，是捕捉不了多少38.5微米顆粒的！
我國目前過濾技術領域究竟呈現的是什么狀況，我僅舉兩例現象：湖南一家知名企業，它生產的工程機械，液壓系統安裝的過濾器均釆購于國外，國產貨一律不予配套，國內外差價在5-10倍之間；新鄉多家過濾器生產廠在精密度較高的濾油機、清洗機中安裝的過濾元件，其關鍵的過濾材料也都來源于美國蘭德（LYDALL）公司和比利時貝卡特（BEKAERT）公司，（國內外差價為3-5倍之間）。這—現象的出現難道不該引起我們的深思嗎？
二、國內外濾材主要性能測試方法述評
1、 國際上通油濾材主要性能定義及測試方法現狀。
現代通油過濾器的過濾精度定義都逐漸接受液壓過濾器的過濾特性評定方法，即對含有污染顆粒油液的過濾過程中，以某尺寸顆粒的濾前與濾后的數量比值（效率）判定“過濾精度”。此方法稱為“多次通過試驗法”。（注）它—改八十年代以前的玻璃球試驗法，而是以光學技術裝備的自動顆粒計數器直接測量通過顆粒的尺寸和數量最終評定某尺寸顆粒之過濾比率，並認定過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濾材公司有意大利BOSS公司和比利時BEKAERT公司使用，他們也是借鑒過濾器精度測定標準即MIL-F-8815D“玻璃微珠通過法”。當時過濾器評定用該標準有很多公司，我國航空標準HB5825、HB6146（航空過濾器通用技術條件）就明確規定在最大粒子通過試驗中使用F-9、F-13、F-15、F-17和F-19等不同尺寸分布的玻璃微珠粉未，其試驗方法均等同于MIL-F-8815D。進入九十年代后，較有名氣的外國濾材公司不再標榜MIL-F-8815D，而顯擺ISO4572（1995年改為ISO16889）即“多次通過試驗法”。圖1是BEKAERT公司在樣本上顯示的“多次通過試驗”的系統線路圖，圖2圖3是LYDALL公司和貝卡特BEKAERT公司的試驗臺。該兩公司是國際上率先借鑒過濾器過濾精度評定法的濾材制造公司。它們把過濾器主要性能過濾精度定義及評定法直接和自已生產的濾材等同起來，深受過濾器制造廠家歡迎，這給新型過濾器設計選材和試驗定型創造了極大方便並少走不少彎路。
（注）“多次通過試驗法”：最初由美國俄克拉何馬州立大學流體動力研究中心費奇博士領導開發，后成為美國國家標準，一九八一年被納入國際標準。它是液壓技術考核濾芯過濾性能的試驗方法�，F在凡工業用油路系統和工程車輛油液系統使用的濾芯都逐漸釆用該標準，過濾材料的性能考核在國外也有釆用。其方法是：在試驗系統按規定投入試驗用粉末，該污染油液通過被試濾芯（或濾材）會在此試驗段建立壓差，在幾個壓差點分別在濾芯前后取樣測試，測出濾前和濾后至少6個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濾比（β）（參照圖1）。而在建立濾芯壓差過程試驗系統污染液中減少的顆粒數量會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。而六個尺寸顆粒的過濾比 β值若有達到75者，被測試的濾芯精度值就被確定為該尺寸。
目前國際上濾材性能測試方法並沒有—個統—的方法標準。單從“過濾精度”測試方法就可看出：貝卡特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，唯獨過濾精度這—欄未標注，雖說不見從前樣本標注的“MIL-F-8815D”字樣，但我們認為他們仍在沿用老方法。蘭德LYDALL公司與其不同，圖2的多次通過試驗臺一看就知道這是專門對濾材進行多次通過試驗的臺子。而圖3貝卡特BEKAERT公司那樣的大臺子不可能用于做濾材過濾精度測試，那只是用于“納污容量”測試，因為該試驗要取得濾材初始阻力值和加試驗灰后阻力值兩參數。
美國PALL公司這—世界公認的濾器制造頂級企業，一貫聲稱所用濾材自產自用，那它肯定有自已的濾材性能測試標準，自產濾材不外賣，那它的性能測試方法肯定也不向外公布。該公司曾參與國際標準化機構ISO組織的多起過濾器性能測試方法標準制訂工作，其自用的濾材測試方法也會十分貼近過濾器。與其它濾材廠家測試方法也會有所區別。如此判斷外國各公司性能測試方法都有各自招數，難怪我們見不到他們統一的國家的或行業的標準。
2、 我國通油濾材性能測試方法概況。
我國率先對購買的濾材進行性能測試，當屬航空過濾器制造業。然而當時卻無測試方法標準，以“過濾精度測試”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、新鄉東風也都釆用相似方法，由于他們各家都無測試方法標準，但他們之間除基本方法相同之外，由于年代久遠，無根據的方法改進，也造成他們測試數據的差別。他們之間沒有統一的測量儀器的校準規則、沒有協商一致的測試比對活動，都是因沒有統一標準制約的后果。例如“過濾精度測試”都釆用“單次通過法”測定過濾比（β），但在濾材取樣面積上差異很大，新鄉平原用φ50圓面積，溫州黎明用φ100圓面積，新鄉東風用φ76圓面積（與蘭德LYDALL公司相同，見圖4圖5）。新鄉平原還釆用“多次通過法”測定`β值，其取材面積為φ90，新鄉東風的“單次通過法”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“自動顆粒計數器”購買十幾年向來不計量不比對。以上五花八門的性能測試方法，會造成同一濾材分給多家測試其結果數據也會是五花八門的。我們設想：今天三家的不同測試方法發展到將來的300家在無標準的過濾行業內會混亂成什么樣子？
3、 空氣濾材主要性能測試方法概述。
通空氣濾材又有三大類型：①是控制煙粉塵排放類，包括燃燒煙囪、水泥及卷煙工廠、燃煤電廠及鋼鐵企業高爐等；②是機器進氣系統保護類，如工程機械、車輛及空氣壓縮機等；③是創建潔凈空間類，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濾材性能測試方法雖然有外國公司因推銷濾材而介紹其性能測試項目，如濾除效率（灰塵濾除重量效率百分比）和DOP氣熔膠顆粒穿透率（0.3微米顆粒穿透百分比）等。但國內無一企業具有測試能力，加之無標準可循，因而對外來的測試方法只能是望洋興嘆。由于車用三濾行業推薦介紹，美國SAE標準進入國內，于是有了“車用空氣濾清器”測試方法標準,如濾除效率。然而對濾清器產品上游材料之性能測試就仍然空白著。大氣保護類空濾，是近20年國際上新發展起來的新型空氣濾清器，性能要求和測試方法都不同于后兩類。我國近年也對環保措施重視起來，但此類濾清器性能測試和濾材測試均屬空白。所以在本次濾材性能測試方法標準制訂中我們爭取在①類空氣濾材的測試技術水平上—步跨到位，與國際上濾材測試方法接軌。雖說我國大氣環境保護法規的出臺時間落后于其它國家，但有關濾材性能測試方法標準若建成先進的，它會促使優質濾清器發展而占住國內市場。這一點我們必須明確，要借鑒美國EPA公司FEMA試驗標準和“100個循環標準”以及歐洲ETV試驗項目。而在所有三大類空氣濾材上都要增加“脈沖清灰效果”的性能測試方法，原因是該三類空氣濾清器的標準中近年都有這項性能要求�，F在的困難是：由于—向沒能重視濾材性能測試方法標準，國內目前見不到美國和歐洲的濾材性能測試方法標準，僅靠他們來華產品參展時的技術交流及簡要資料介紹不會了解其測試方法細節，達不到與其接軌目的。
三、“標準”的制訂原則。
①、確定有用的技術指標。對過濾器性能指標和過濾芯工藝能夠一致的指標。例如液壓過濾器要求過濾精度以β表示，在國外有些濾材公司已率先使用，我們也必須使用。
②、沒有用的指標。像濾紙拉申強度、耐破度可以用濾紙耐折強度和疲勞強度代替,像耐酸抗水性也可用濾器指標檢測，而濾材幅寬和定量可以取消。（至少不在此標準之列）
③、測定方法要有借鑒，有準確的依據。每個指標的測定方法都要有借鑒的文字依據，或部份釆用或等效釆用要有充分理由，而且每項都有驗證試驗。
④、兼收并蓄，擴大使用方法。根據掌握的外國部分濾材標準，有些指標的定義、測量方法多種多樣（例如透氣度這個項目），我們可以有選擇地確定多個方法成為標準，由使用標準的企業任意選擇。
⑤、創造新測試方法，給新指標下定義。這一原則當然要慎重。例如，現代新濾器出現“反沖性能”，那么，對濾材必然也要提出此性能。其測試方法和性能定義—定要遵循過濾器的性能要求，而且要對測試方法多次反復驗證。
⑥標準要使用方便，符合國情。不要把標準制定得高不可攀神秘異常，行文通俗易懂，用詞準確不含糊；數據整理不煩瑣復雜；具有簡便的工藝性和可操作性。通油濾材“過濾特性”考核用“單次通過法”就非常簡便、實用。什么叫符合國情？結合中國的實際，制定出等同于國際水平的科學實用標準就是符合國情（例如將“單次通過法”和“多次通過法”兼收并蓄在本標準中）。同時要在此科技文獻中遵循國家計量法規，實現中國化。例如，流量用升/分（l/min）而不是用GPM；釆用行業內通用詞語，例如，纖維脫落和介質遷徙是一回事兒，用前者而不用后者；容塵量和納污容量是一回事兒，空氣濾材用“容塵量”通油濾材用“納污容量”。類似問題不一一列舉。
⑦本標準只制訂性能測試方法，不規定性能指標
四、正視現實，推動建標工作。
以下幾點事實我們不能回避：①我國目前沒有過濾材料性能測試方法標準，盲目滿足現狀會耽誤我國過濾技術發展，決不讓外國濾材占領我國市場；②我國堅持對通油濾材檢測的廠家，其方法不統一不標準，極待有標準予以制約；③通油濾材的檢測標準建立有一定基礎，可以盡快著手起草工作；④空氣濾材測試方法標準的困難點在于對外國相關標準文件的索取，技術情報工作必須跟上；⑤大多數濾材生產廠家和過濾器廠家都企盼濾材撿測方法標準的起草頒布，都希望自已的產品趕超外國產品。
1、充分利用現時有利條件。1980年美國俄克拉何馬州立大學流體動力研究中心費奇博士的“流體污染控制”學說開始進入中國，筆者在當時的試驗室（航空部一一六廠污染測試站）就對費奇的過濾特性新概念產生濃厚興趣，濾材性能測試從此開始�，F在去看這幾個單位的測試方法，其基本原理仍然是當年的，只是各自都有不規范不標準現象，這一點在前面已談到�，F在要說，當年創建的濾材測試方法競然有如此生命力，使我產生三點感觸：第一是延讀26年之久實在讓我十分感動；第二可見它已在某些范圍產生效益，第三如此成熟的測試方法長年無正規成文標準實在是一大缺欠。目前沒有聽到對他們釆用的方法產生質疑。主要濾材廠家似乎都認可。
2、趕超外國濾材先建檢測標準。如今工業用濾紙濾布在國民經濟中占有重要地位。特別是我國近年頒布了控制“煙粉塵排放”法規，而環保監控部門也要加大對排放氣體監督力度，劣質濾材登不上大雅之堂，外國濾材不可長期獨占我國市場，我們必須先建檢測標準，把濾材質量提升上去！縱觀世界濾材生產技術，近十年,濾材材質發生很大變化，金屬絲編織網濾材已不能用于精密過濾，植物纖維型濾材只用于中等精密過濾器使用，而化纖（非織布）濾材、玻璃纖維濾材和不銹綱纖維濾材最受推崇，它們耐高溫、過濾精度高及具良好的順暢度。然而其工藝難度卻增大了，必須對新型濾材有新要求，建立新性能項目。而過濾器性能要求也高了，也必須對濾材提出新性能項目要求。這些現狀恐外國濾材廠家也未能顧及，除蘭德LYDALL公司和貝卡特BEKAERT公司外，其余外國濾材公司不敢暴露其檢測方法，因為他們大多仍然沿用上世紀七十年代前的方法。從南韓濾材（原為意大利技術）提供的樣本上看，性能項目都是非常陳舊的，更不介紹檢測方法。如果我國在1-2年內建成本文所描述高水平之標準，那將是國際上較先進的檢測方法標準。大氣環保型空氣濾清器在美國歐洲都有較先進的檢測標準，他們的濾材制造商極有有可能將其用于濾材檢測標準上。我們必須緊緊盯住本文前面提到的美國EPA公司使用的（濾清器）兩個試驗標準和歐洲的ETV試驗標準，將它研究吃透，納入我們的空氣濾材性能測試標準中。
3、聯合起來有領導有組織地展開起草工作。由筆者代表所在的新鄉市東風過濾技術有限公司與新鄉市北方濾器有限公司王澤瑩高級工程師共同商議，由兩公司發起這一標準的醞釀和籌建工作，得到了“中國技術市場協會過濾與分離學組”的贊同與支持，也得“到中國技術市場協會”的贊同。更得到“新鄉市過濾與分離行業協會”的一致贊同。下一步我們要聯合國內實力較強的濾材生產廠家以及國內濾材專家，取得“中國技術市場協會”的組織領導，盡快著手起草工作，我和王先生將會盡義務先拿出通油濾材六亇性能項目的方法標準草稿，先交起草委員會討論……（起草人明確后我們可退下）。這六個性能項目是：①“通油濾材過濾精度測試方法”、②“通油濾材污物容量測試方法”、③“通油濾材流量壓差特性試驗方法”、④“通油濾材頂破強度試驗方法”、⑤“通油濾材孔徑測試方法”、⑥“通油濾材纖維脫落及清潔度測試方法”。
“濾材性能測試方法標準”是一項帶有研究性質的工作，是一種資源開發式工作，是利國利民造福后人的好事。但工作必競需要細致入微和反復驗證以求切合實際�，F在看起來通油類濾材起草工作沒有太大困難，因為幾項主要性能測試至少在國內有三個單位延續使用多年（見附錄3），它是一個人言傳身教的方法，在國內濾材生產廠和濾器制造廠對上述三單位的測試方法均無異議，與國際上通用的檢測方法也不矛盾，只需將近些年各自的方法改進部份都歸納統一起來，建立一個權威性的標準經討論就可上交待批。
附表1：空氣濾材主要性能項目的確立及測試方法的制訂
附表2：通油濾材主要性能項目的確立及測試方法
附圖： 三個濾器廠家長年對濾材性能測試報告展示。
附表1 空氣濾材主要性能項目的確立及測試方法的制訂。
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序號 |
指標名稱 |
單 位 |
測 試 方 法 簡 介 |
借 鑒 和 依 據 |
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1 |
過濾效率 |
% |
在清潔空氣測定原始阻力后，在規定的粉塵濃度空氣通過被試濾材下,其阻力升至規定極限時的過濾效率。 |
工程車空濾標準（美國SAE標準） |
|
2 |
穿 透 率 |
% |
DOP煙霧法 0.3μm顆粒 0.32l/cm2 min下的穿透率 |
美國軍標MIL-F-5679（煙霧排放） |
|
3 |
容 塵 量 |
Mg/cm2 |
規定的含塵濃度的空氣通過試驗濾材后，其阻力值升至為原始阻力值的8倍時濾材容納試驗灰塵之重量。 |
借鑒BERAERT公司金屬氈測試方法，他們原引自美國軍標MIL-F-8815 |
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4 |
原始阻力（透氣量） |
pa |
清潔空氣在規定流量下之阻力值。 |
意大利BOSSO公司濾材標準 |
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5 |
頂壓強度 |
kpa |
規定的濾材面積和標準試驗夾具下，向被試驗段施加規定的氣壓值，然后用標準方法檢測濾材孔徑變化。 |
國內外通用方法，意大利BOSSO公司濾材標準。 |
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6 |
最大孔徑
平均孔徑 |
μm |
釆用國際標準 |
ISO4003 |
|
7 |
折后斷纖維 |
% |
測定1、孔徑增大率；2、纖維脫落與折前之比。 |
新規定 |
|
8 |
濾材打折后耐疲勞強度 |
次數 |
規定專用夾具和被試濾材尺寸形狀並參照濾芯試驗方法。 |
~ISO3724 |
|
9 |
脈沖清灰效果 |
% |
濾材堵灰壓差達規定值后，施加規定的脈沖次數、壓力和方向，經再次通氣（前后流量壓力相同）后的壓差變化（下降比）。 |
新規定 |
|
10 |
顆粒過濾比 |
% |
利用自動顆粒計數器對通過被試濾材前后的空氣中顆粒數統計測定過濾比率。 |
美國唐納森公司測定法 |
|
11 |
2.5微米和10微米過濾率 |
% |
對于煙粉塵控制的空氣過濾材料，應考核對該兩個尺寸顆�？刂颇芰�，其條件是：1、粉塵添加量；2、入口粉塵濃度；3、過濾速率；4、常溫；5、粉塵平均直徑0.91μm（74.91%小于2.5μm）。 |
引進美國EPA公司有關FEMA實驗標準參照制訂。同時也要引進“100個循環標準”和ETV試驗項目，它被歐洲確認為是空氣濾材過濾效率和壓差撿測的標準試驗法。 |
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12 |
相 容 性 |
(注釋) |
借鑒國外標準的抗酸抗堿抗鹽抗水試驗方法 |
美國軍用標準MIL-F-13785A並編寫新測試方法 |
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13 |
挺 度 |
pa |
在規定的濾材面積上折高40mm在無護網狀態下以規定流速的氣流和壓差測面300角度吹拂折波無變形。 |
可能要討論研究制訂，目前尚無可借鑒標準，只能參考空濾器標準（濾芯塌陷）。 |
|
14 |
厚 度 |
mm |
用專用千分尺測量，把檢測工具確定為標準規格。（接觸圓直徑）接觸壓力0.056MPa |
濾材常規檢測項目。 |
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15 |
清 潔 度 |
個/cm2 |
用清潔氣流收集濾材吸附的灰塵 |
檢測脫落灰塵顆粒數量 |
注釋：濾材對酸堿鹽及水的相容性有不同要求，在制訂檢測方法時分別對待。
附表2 通油濾材主要指標的確立及測試方法
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序號 |
指標 |
單位 |
測試方法簡介 |
借鑒標準和資料依據 |
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1 |
過濾精度 |
μm |
規定標準試片面積：釆用“單次通過法”：規定標準壓差下測定β值： |
滿足濾芯要求的指標。屬新建標準。 |
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2 |
污物容量 |
mg/cm2 |
方法同上。測定的是視在污物容量。 |
同上 |
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3 |
厚 度 |
mm |
建立標準接觸面積的專用千分尺，並且是在0.056Mpa（8psi）壓力下的測量值。 |
借鑒外國標準如LYDALL公司標準。 |
|
4 |
透 氣 度 |
L/sec.m2 |
在125pa壓差下測定流量
測試標準面積100cm2 |
LYDALL標準 |
|
5 |
孔 經 |
μm |
國際通用的測試法，試液為異丙醇。 |
ISO4003標準 |
|
6 |
DOP穿透率 |
% |
顆粒直徑0.3μm 流速5.3cm/sec的穿透率。 |
LYDALL公司標準 |
|
7 |
纖維脫落 |
mg |
1m2面積的清潔濾材經打折、振動后脫落的纖維重量。 |
據油濾器SAE標準 |
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8 |
弗雷澤透氣量 |
L/sec |
根據弗雷澤透氣法測試規范 |
據意大利BOSS公司標準 |
|
9 |
耐流動疲勞特性 |
次數 |
根據液壓過濾器試驗標準 |
ISO3724 |
|
10 |
相容性 |
%（孔徑增大率） |
浸泡工作液800C（或1350C）72小時，冷卻后進行“耐折強度試驗�！� |
根據濾芯工藝要求和質量要求。 |
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11 |
加網頂破強度 |
孔徑μm增大率% |
φ40試片上加—層橡膠板（厚1mm）下加80目護網在0.2MPa氣壓2分鐘后的孔徑增大率。 |
根據濾芯工藝要求和質量要求。 |
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12 |
無網頂破強度 |
同上 |
不加防護網其余同上。 |
同上 |
|
13 |
吸水性 |
% |
無水純凈油壓差與100ppm含水油壓差增長率。 |
根據濾芯阻力變化與濾材吸水有關，新制定本方法。 | |
| 日期：2010/5/18 閱讀：3147次 |
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豫公網安備 41071102000336號