GB/T 35754—2017《气体净化用纤维层滤料》浅析

江海华， 柳静献

(1.中国纺织工业联合会，北京 100027； 2.东北大学，辽宁 沈阳 110819)

0 引言

作为GB/T 35754—2017《气体净化用纤维层滤料》国家标准受到业内较大的关注，规定了纤维层滤料的定义、类型、规格、技术要求、检测方法、检验规则、产品的标志、包装、运输和贮运等内容。该标准的制定为纤维层滤料的标准化生产和检测、保证和提高产品质量创造了必要的条件，为监督部门实施产品的检验提供依据，有利于用户方便、正确地选用滤料，提高空气净化效果，促进我国空气净化技术的发展以及推动滤料产品行业的技术进步。

1 标准制定的背景

随着我国国民经济快速发展，冶金、化工、建筑、医药、交通等越来越多的部门和行业对颗粒物净化提出越来越高的要求，诸如燃气轮机、各类汽油发动机、柴油发动机、空气压缩机、各类空调、汽车喷漆车间、制药车间、电子及芯片生产车间等领域都需要对进入其内的空气进行颗粒过滤，以保护后续核心设备或提供洁净的环境，过滤已成为这些部门与行业极其重要的环节。近年来，我国雾霾天气影响范围之广、经历时间之长、发生次数之频已经对人们的健康和有关设备造成新的危害与不良影响，对空气过滤产品的寿命、效率和阻力提出了新的要求。

过滤材料是空气净化的关键，其性能决定了空气净化的效果。由于使用场所不同，过滤材料的性能和等级要求各异，通常分为粗效、中效、高中效、亚高效、高效等多个类别。但是，由于我国近年来不同部门、不同行业分头引进不同国家的过滤设备及与之配套的滤料，国内各企业参照其要求分别自行研制、生产符合企业自行标准的过滤材料，造成欧洲系统、美国系统、不同分类标准与我国多个不同年代、多个不同分类标准多头使用，形成了国内使用企业产品混乱、标准混乱，制造、使用、维修都十分困难的局面。因此，该领域迫切需要制定科学准确、简单易行、操作方便的统一标准以便采用统一的测试方法及参数来评价其性能。

由原东北工学院(现东北大学)开发、丹东毛毯厂和丹东天皓净化材料有限公司等单位生产的纤维层滤料现已在气体净化中得到了广泛应用。1978年产品鉴定会时曾以“DV滤料”命名。其中“密度渐变化学纤维层滤料”于1981年获国家发明三等奖。当时，生产这种滤料的厂家由于没有可供遵循的统一标准，各厂所用原料的类型、规格及其配比、生产工艺、检测方法等不尽相同，相同名称的滤料，其性能不仅有差异而且有时相差很大，影响滤料的正确选用和空气净化的效果，客观上表现出了纤维层滤料的质量似在下降的不正常情况。因此，中国产业用纺织品行业协会组织东北大学及其相关滤料企业制定了本标准。

2 标准主要内容的确定

2.1 标准编制原则

(1)标准制订、修订遵遁“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，标准的制订、修订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

(2)充分发挥目前已具备的检测技术水平，尽量采用现有的测试仪器及测试方法，以确保标准实施后，检测专业机构可以迅速开展工作。

2.2 标准名称的确定

本标准的制定为规范气体净化用纤维层滤料的分类、代号、规格、技术要求、特性指标及其测试检验方法，保证和不断提高产品质量、适应正确选用空气净化用滤料的要求，推动空气净化技术的应用和水平的提高。标准适用于以纤维或树脂为原料、采用非织造技术制成的气体净化用纤维层滤料。根据本标准产品的功能、使用环境及技术特征，标准名称确定为：气体净化用纤维层滤料。

2.3 基本要求

针对滤料的实际应用，在实验基础上对其技术要求进行了规定。

滤料外观：滤料表面、纤维分布与粘结状态。

滤料形态特性：滤料的单位面积质量、厚度、幅宽、孔隙率和压缩弹性率。对单位面积质量、厚度、幅宽参数，由于使用场所和条件不同，其绝对数值会不同。但这些参数的偏差表征了制造过程中产品的质量稳定度，因此标准中对此进行了严格规定。

断裂强力表征滤料的机械强度，是保证滤料结实耐用、不破损，决定滤料寿命的重要参数，是滤料的核心指标，与纤维、克重、加工等参数相关。本标准按照滤料的分类对其进行了规定。

透气度是决定滤料初始阻力的表，其偏差是表征滤料质量稳定性重要参数。透气度用其初阻力表示。如果某部位透气度大，则该部分粉尘负荷大，在阻力过大时容易产生颗粒的穿透。标准对透气度偏差进行了规定。

滤料的核心参数是初阻力、终阻力及过滤效率、容尘量。滤料的初阻力依据目前市场上众多产品，在实验室测试后提出。终阻力和过滤效率参考EN779标准，并结合中国实际，尤其目前在机车和高铁领域的应用，在众多实验测试基础上，对其数值进行规定。

容尘量按照容尘后到达绝对规定值或2倍初阻力时的容尘进行测试与计算。由于现场应用不同，要求最终达到的状态也不同，因此为对容尘量进行统一规定。

滤料耐温、耐腐，具有阻燃性能。针对特殊的应用场所，有些滤料要求有一定的耐温性、耐酸碱腐蚀以及阻燃性能，因此对这些性能进行了规定。

大多数应用中，都对材料的阻燃特性有一定的要求。本标准对其进行了规定。

2.4 主要指标

滤料的主要技术指标包括滤料外观、滤料形态、滤料变形特性及断裂强力、滤料透气度偏差、滤料过滤特性、滤料阻燃性能等。标准制定中采集了部分市场现有的滤料样品，并进行了实际测试，数据列于下表中。

(1)滤料外观。滤料表面洁净、纤维分布均匀、无明显结块和伤痕；纤维间、纤维与基底间粘结牢固、均匀、无剥离现象；滤料净气侧无堵塞和结疤现象。

(2)滤料的形态。滤料的形态特性包括滤料的单位面积质量、厚度、幅宽、孔隙率和压缩弹性率。部分样品的测试数据见表1。

表1 部分样品的单位面积质量与偏差、厚度与偏差及压缩弹性率等的平均值

(3)滤料变形特性及断裂强力。部分样品经向和纬向强力数据见表2。

(4)滤料透气度偏差。部分样品经向和纬向强力数据见表3。

表3 部分样品的透气度及其偏差平均值

(5)滤料过滤特性。包括滤料过滤效率及终阻力、滤料容尘量。部分样品的测试数据见表4。

表4 滤料阻力、效率及容尘量测试数据平均值

滤料的过滤性能是在过滤风速为1 m/s的条件下测试的，选择该风速的理由如下：

(1)滤料是制造过滤器的基础材料，过滤器在不同行为、不同场所，可能是千变万化，使用滤料进行不同结构过滤器的设计能够满足各种条件下的过滤器性能需求。为指导过滤器设计，科学选择、比较、评价适用滤料，需要在同一风速条件下给出滤料的性能，以便相互间能够比较，所以本标准选择统一风速进行测试。

(2)标准起草中时速确定前，对数十家滤料及过滤器厂家的G1—F9众多型号W型过滤器及袋式过滤器进行了调研、测试和计算。根据过滤器的结构和褶皱密度、袋数目不同，W型过滤器上滤料的实际穿透过滤速度为1 m/s、1.5 m/s、2 m/s、3 m/s(在1～3 m/s之间)，袋式过滤器上滤料的实际穿透过滤速度在0.15～0.3 m/s之间。用1 m/s统一风速条件来比较热粘合纤维层滤料的过滤性能在工业上是可行的，有现场实用的基础。

(3)与本标准有关联的、适合机械行业气体过滤的《JB/T 10535—2006气体净化用非织造粘合纤维层滤料》行业标准涉及的滤料类型与本标准类似，其滤速统一采用1 m/s，且经过多年的使用，已经得到行业的认可。

(4)本标准作为过滤材料的标准，尽可能向欧洲标准《EN779一般通风用空气过滤器——过滤性能测试》靠拢与兼容，但后者是过滤器标准，而本标准是过滤材料，因此两者之间还有所不同。EN779中过滤器的面风速大约为2.55 m/s，对结构不同的同一级别过滤器，其对应的过滤材料的穿透过滤风速也就不同。反过来，不同类型的滤料经过科学设计，有可能形成同一级别的过滤器。

标准中的某型号滤料例如G4滤料，通过过滤器结构设计，一定能够做出符合EN779的G4过滤器；本标准中的F7滤料，通过过滤器结构设计，一定能够做出符合EN779的F7过滤器……这已经被众多国内滤料及过滤器企业的实际工业应用所证明，所以两个标准的兼容并不意味着完全一致。

使用统一的1m/s过滤风速来比较、评价滤料性能，以便使过滤器设计者在设计过滤器时可以简单、方便的选择适合的过滤材料，并经过科学设计得到相应的产品。

在对M和F系列计数效率测试时，考虑到NaCl在中国较为常用，美国TSI公司的许多仪器也用NaCl作为颗粒源，从准确度和精度上能够保证，因此选用NaCl作为气溶胶。对于NaCl的浓度，主要考虑发出的浓度使粒子计数器能够检出，而且误差要小。调查中发现不同的激光粒子计数器，其测量范围变化很大，所以在附录C“测试所用粉尘及气溶胶”中浓度要求“低于粒子计数器允许重叠误差水平浓度”，规定了气溶胶的上限；在正文的测试步骤中要求“每次测量要保证粒子数大于500个，如果达不到可适当延长测量时间或提高上游气溶胶浓度”，规定了气溶胶浓度的下限。

(5)滤料阻燃性能。阻燃型滤料于火焰中不应产生火焰，离开火焰，阴燃自行熄灭，损毁长度小于100 mm。

(6)耐温性能。滤料在正常现场使用温度下烘燥24 h后，测量其长度、宽度、厚度，尺寸变化应≤1%；经向断裂强力和纬向断裂强力不应有下降；在3 m/s过滤风速下保持5 min，不应有损坏。

(7)耐腐性能。对存在酸碱腐蚀场所使用的滤料，应进行耐腐性能实验。滤料在60%硫酸溶液、40%的NaOH碱液或其他用户指定的腐蚀性液体处理24 h后，其长度、宽度、厚度，尺寸变化应≤1%，经向断裂强力和纬向断裂强力下降≤5%。在3 m/s过滤风速下保持5 min，不应有损坏。

2.5 测试方法

滤料常规参数的测试参考其他标准方法，比如单位面积质量、厚度、幅宽、透气度、断裂强力、压缩弹性率、阻燃特性等。滤料孔隙率通过滤料的单位面积质量和厚度进行计算。

关于滤料阻力与效率测试方法，合作研制和生产本纤维层滤料的单位，在前期多年采用“滤料样品水平放置、气流自上而下通过滤料”装置测试的基础上，总结国内外关于滤料性能测试方法优缺点，考虑现场过滤材料大多是“滤料竖直放置、气流水平通过”的方式的基础上，研制了专门测试纤维层滤料性能的装置测试仪。该装置中滤料样品竖直放置，尘气自左至右水平穿过滤料。该方法中滤料的布局方式与EN779一致，其适用于一般通风用过滤器进行纤维层滤料的阻力，计重与计数效率和容尘量等多个项目的测试，测试方法简单、结果可靠、重复性能好。

2.6 其他内容

(1) 基本定义。标准针对本领域所用术语进行了定义3.1-3.11。

(2)滤料按结构分类的方法。本标准既按纤维层滤料自身的一个重要特征——“密度”做了分类4.1，并参考业内流行的EN779的分类方式，对滤料按照规格进行了分类和命名，还按其过滤性能将滤料分为G1—F9共9个类别，其中G1又分为G1A和G1B。

(3)滤料检验。滤料作为特殊产品，其性能直接影响着工业生产及人们的健康，对滤料产品出厂必须进行检验，对新产品定型和革新必须进行型式检验。标准中对出厂检验和型式检验的项目进行规定。

(4)产品标志、包装、运输及存贮。标准对产品的标志、包装、运输及存贮进行了规定。

(5)资料性附录。标准把与测试相关的资料列在附录，包括滤料材质代号表，纤维层滤料性能测试仪结构图，测试所用粉尘及气溶胶。本标准所涉及的产品从G1至F9，性能范围宽，所用的场合、主要捕集的粉尘粒径均不相同，故在参考现有标准基础上，对不同类别的滤料所用粉尘进行了规定。

3 与有关标准的关系

以前国内外没有气体净化用纤维层滤料的相关标准，本标准在制定过程中主要参照了国内GB/T 14295—2008《空气过滤器》、GB 13554—2008《高效空气过滤器》标准，同时参考了美国(NIOSH, 42 CFR Part 84,1995)标准、EN 14683:2005标准、日本工业标准(JIS)等标准，指标的设置可以满足气体净化的使用需要。

我国已批准实施了GB/T 14295—2008《空气过滤器》(原GB/T 14295—93)、GB 13554—2008《高效空气过滤器》(原GB 13554—92)、JG/T 22—2007(原GB 12218—89、JG/T 22—1999)《一般通风用空气过滤器性能测试方法》和GB 6165—2008《高效空气过滤器性能试验方法(透过率和阻力)》(原GB 6165—85)。前述这些标准总体都是针对过滤器的，对其所用滤料虽提出了4～5项要求，但都比较原则(表5)。如过滤器所选用的滤料是生产厂家未给出检测数据或未按照统一标准加工制作与检测的产品，未必能取得预想的净化效果，甚至会影响过滤器的性能；对于直接选用滤料自行进行空气净化的用户，其后果将更难设想。

滤料是实施空气净化的关键材料，只有从源头上控制其质量，方可保证其在空气净化中发挥应有的作用。本标准不仅是实施上述国家标准的补充和保证，而且可为滤料生产厂提高产品质量、扩大用户和为一切利用纤维层滤料的用户实施安全、可靠和高效的空气净化提供有效的保证，在已有上述标准的情况下，制定本标准是完全必要的。

与JB/T 10535—2006《气体净化用非织造粘合纤维层滤料》比较，该标准更趋向于和业内最具知名度的欧盟标准《EN779一般通风用空气过滤器——过滤性能测试》的兼容。例如滤料的分级与EN779基本相同，并考虑了中国实际情况；考虑中国高铁应用把G1分为G1A和G1B，粗效过滤及容尘量测试考虑使用国内容易获得的氧化铝粉尘等。标准内容、参数有所变化，经向/纬向断裂强力、初始与终阻力、容尘量、过滤效率等参数，以及过滤性能测试方法做了修改，使之更加符合现场实际，还增加了耐温性能、阻燃性能、耐腐性能。JB/T 10535—2006仅适用于机械行业，本标准应用面更广，除可以应用于机械、化工、冶金等传统行业外，还适用于高铁、船舶、汽车、电子等新型行业。

表5 本标准与相关标准的关系