CN104492161B - 一种高强度低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法，将颗粒范围20~40目：40~60目：60~100目的木屑按质量比为0.1~1：1~10：0.1~2混合，而后按照混合木屑与造纸废水质量比为1：1.5~5.0的比例，在密闭条件下机械搅拌0.1~48h，搅拌温度为30~50℃，转速为1~20rpm/min，将所得木屑混合物在模具中挤压成型，并在100~170℃下用水蒸气将上述介质在模具中老化0.2~10h，最后在温度为100~125℃的流动空气中烘干1~24h后制得一种高强度、低流阻的润滑油滤清介质。该制备过程充分有效地利用了有害废弃物和生物质资源，制得的润滑油滤清介质具有高强度和低流阻的特点，可用于内燃发动机、压缩机、工程机械以及变速器中润滑油的净化过滤。
Description
技术领域
本发明属于动力机械的润滑油净化技术领域，具体涉及一种高强度低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法。
背景技术
目前，燃油发动机、压缩机、工程机械以及变速器中使用的润滑油滤清器是用来纯化润滑油，油品使用过程中，必须对其进行过滤以去除油品中含有的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和烟煤颗粒等杂质。目前应用于润滑油滤清器的滤清介质材料主要有棉木浆滤纸、玻璃滤纸、合成纤维过滤材料、金属丝网、复合结构的滤纸以及非织造过滤材料等。但是由于润滑油一般要在80~110℃的温度范围内长时间工作以最大程度减少各部件在运行过程中产生的摩擦，因此要求滤清介质高强度和高温稳定性。因此，开发一种高强度、低流阻的润滑油滤清介质一直是润滑油滤清介质领域的重要研究内容。
Syverud等人（SyverudKetal，Cellulose，2009，16：75-85）研究了微纤维膜的过滤性能。实验结果表明其具有较高的拉伸强度、密度和伸长率，其面密度为35g/m2，抗张指数是（146±18）N·m/g，伸长率为（8.6±1.6）%。Suh等人（SuhJMetal，KoreanJournalofChemicalEngineering，2011，28：613-619）研究了聚酯纤维毡的过滤特性以及注射喷嘴距离对压降的影响，根据理论模型和实验模型来预测压力降。授权公告号为CN201164762Y的专利公开了一种具有吸水功能的过滤介质，过滤介质由多层纤维材料和吸水颗粒组成，能过在滤除杂质的同时，滤除水分杂质。温安华（温安华，汽车与配件，1982，3）研究了锯末纸浆润滑油细滤芯的性能，其滤清效果好，润滑油更加干净，但其强度不高，流动阻力也较大。
尽管上述工作已获得了良好的效果，但这些方法过滤精度较低，压降较大，机械强度较差，生产成本较高。国内很多过滤材料都是依靠进口，尤其是进口的滤纸，如奥斯龙滤纸、美国Lydall的滤纸等。造纸工业废水中含有大量的纤维素、木质素、无机酸碱以及单宁、树脂、蛋白质等，难降解物质含量高、耗氧量大，直接排放严重影响生态环境。利用木屑不同目数的组合，且利用造纸废水中的废弃物质用于木屑改性的研究未见报道，因此，开发一种利用造纸废水制备高强度、低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法具有重要的研究与应用意义。
木屑滤芯是尚未普遍采用的一种滤清材料（夏乃骥.机油滤清器和锯末滤芯简介[J].内燃机，1985，2），以红白松锯末作原料，经筛选、拌以纸浆、模压、烘干脱水成形。制得的木屑纸浆滤芯，机械强度不高，阻力大，寿命短。本发明利用造纸液中的天然成分与木屑反应，水蒸气热反应固化，提高了固化强度和稳定性；且充分利用了有害废弃物和生物质资源，经济环保，变废为宝；同时造纸废水中的氢氧化钠、有机酸等改性木屑，有助于提高滤清介质的过滤效率，提高滤清介质的抗压性能；最后，采用不同颗粒粒度的木屑的组合，能同时有效降低过滤阻力。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种利用造纸废水制备一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法，该木屑采用造纸制浆废水的过滤清液作为改性剂，经挤压成型、水蒸气老化制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质。
本发明所述的利用造纸废水制备一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的组合和加工方法包括以下步骤：1）称取不同粒度组合的木屑与造纸废水混合均匀，搅拌；2）在模具中挤压成型；3）所得物料经水蒸气老化、烘干之后制得一种高强度、低流阻的润滑油滤清介质。
优选的，所述木屑为白松木、红松木、白杨木、桦木、桉木中的一种或多种。
优选的，所述造纸废水为以红松、马尾松、落叶松、慈竹、甘蔗渣、龙须草、苇、荻、稻草、麦草、棉杆中的一种或多种为造纸原料的碱法制浆黑液，制浆黑液先经过过滤，去除约25μm以上的不溶物。过滤后的制浆黑液木质素含量为20~60g/L，有机酸含量为5~30g/L，有效碱含量为0.5~15g/L（以Na2O计）。
优选的，所述木屑为不同粒度的组合，20~40目：40~60目：60~100目配比为0.1~1：1~10：0.1~2。
优选的，所述混合木屑与造纸废水混合，质量比为1：1.5~5.0。
优选的，所述密闭条件下搅拌时间为0.1~48h，搅拌温度为30~50℃，搅拌转速为1~20rpm/min。
优选的，所述水蒸气老化温度为100~170℃，老化时间0.2~10h。
优选的，所述流动空气中的烘干温度为100~125℃，烘干时间1~24h。
优选的，所得润滑油滤清介质成型、老化、烘干后的堆密度为0.25-0.40g/cm3。
制得的润滑油滤清介质的压力降、润滑油滤清器原始效率验证按JBT5088.2-2008标准进行。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明利用造纸废水中的废弃物质（如氢氧化钠、树脂酸、脂肪酸等）和生物质（如木质素、单宁、树脂、蛋白质等）作为木屑改性剂，有效利用有害废弃物和生物质资源，经济环保；
（2）造纸废水中残余的氢氧化钠、有机酸等可以改性木屑，有助于提高滤清介质的过滤效率，提高滤清介质的抗压性能；
（3）采用不同颗粒粒度的木屑的组合，能有效降低过滤阻力；
（4）在造纸废液的作用下，本发明制备的润滑油滤清介质具有强度高、流阻低、过滤精度高的特点。可用于内燃发动机、压缩机、工程机械以及变速器中润滑油的过滤净化；
（5）在水蒸气老化的作用下，木屑与造纸废液发生反应，形成一种高聚物，高聚物的性质和木屑相似，因此对油品耐受性很强。
（6）所得木屑制润滑油滤清介质，密度小，强度高，利用木屑丰富孔道的吸附过滤原理，实现深层过滤，适用于高通量、高精度的润滑油净化领域。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明所述的高强度、低流阻、高过滤精度的润滑油滤清介质作进一步说明。
实施例1：桦木木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为1：5：1，称取8.0kg的白松木木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入12kg以甘蔗渣（福建恒安集团有限公司生产）为原料的碱法制浆黑液（木质素含量约为28g/L，有机酸含量约为14g/L，有效碱含量约为3g/L）混和均匀，在不锈钢温控锚式搅拌釜（河南欧仕博机械有限公司，100L）密闭条件下，搅拌时间为5h，搅拌温度为30℃，转速为10rpm/min；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在120℃水蒸气下老化8h，流动空气中烘干温度为110℃，烘干时间10h，制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质堆密度为0.40g/cm3。上述滤清介质用于润滑油净化过滤，压力降用机油滤清器综合试验台（CJZL-50B，瑞安市昌江滤清器设备有限公司）进行验证，润滑油滤清器原始效率用机油滤清器原始效率试验台（YS-50，新乡天翼过滤技术检测有限公司）进行验证，润滑油流量为28L/min，温度为40℃，转速为660rpm/min，其压力降、过滤效率结果见表1。
实施例2：白松木木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为0.5：10：2，称取6.0kg的桉木木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入10.0kg以马尾松（福建恒安集团有限公司生产）为原料的碱法制浆黑液（木质素含量约为29g/L，有机酸含量约为18g/L，有效碱含量约为5g/L）混和均匀，密闭条件下，在实施例1中的搅拌釜中搅拌0.1h，搅拌温度为50℃，转速为20rpm/min；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在100℃水蒸气下老化5h，流动空气中烘干温度为100℃，烘干时间7h，制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质的堆密度为0.28g/cm3。验证步骤如实施例1所述，其压力降、过滤效率结果见表1。
实施例3：白杨木木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为0.5：5：0.1，称取5.0kg的白松木木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入15.0kg以红松（福建恒安集团有限公司生产）为原料的碱法制浆黑液（木质素含量约为26g/L，有机酸含量约为19g/L，有效碱含量约为2g/L）混和均匀，密闭条件下在实施例1中的搅拌釜中，搅拌时间为20h，搅拌温度为50℃，转速为15rpm/min；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在170℃水蒸气下老化0.2h，流动空气中烘干温度为105℃，烘干时间24h，制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质的堆密度为0.34g/cm3。验证步骤如实施例1所述，其压力降、过滤效率结果见表1。
实施例4：红松木木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为0.1：1：1，称取4.0kg的红松木木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入10.0kg以落叶松（福建恒安集团有限公司生产）为原料的碱法制浆黑液（木质素含量约为30g/L，有机酸含量约为21g/L，有效碱含量约为6g/L）混和均匀，密闭条件下在实施例1中的搅拌釜中，搅拌时间为48h，搅拌温度为30℃，转速为1rpm/min；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在105℃水蒸气下老化10h，流动空气中烘干温度为110℃，烘干时间12h，制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质的堆密度为0.25g/cm3。验证步骤如实施例1所述，其压力降、过滤效率结果见表1。
实施例5：桉木木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为1：10：1，称取7.0kg的桉木木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入16.0kg以甘蔗渣（福建恒安集团有限公司生产）为原料的碱法制浆黑液（木质素含量约为28g/L，有机酸含量约为14g/L，有效碱含量约为3g/L）混和均匀，密闭条件下在实施例1中的搅拌釜中，搅拌时间为35h，搅拌温度为40℃，转速为5rpm/min；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在110℃水蒸气下老化10h，流动空气中烘干温度为125℃，烘干时间3h，制得高强度、低流阻的润滑油滤清介质的堆密度为0.36g/cm3。验证步骤如实施例1所述，其压力降、过滤效率结果见表1。
对比例1：说明常规制备方法制备的木屑滤芯的性能。红白松木屑粒度20~40目：40~60目：60~100目配比为1：5：1，称取8.0kg的红白松木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产）；加入4kg的纸浆（福建恒安集团有限公司生产）；在型号为MAHLEOX405D模具（外径6.2cm，内径3.1cm，高度6.0cm）中挤压成型；在100℃下烘干脱水24h。制得润滑油滤清介质。上述滤清介质用于润滑油净化过滤，验证步骤如实施例1所述，其压力降、过滤效率结果见表1。
以上所述的实施例仅为本发明的几种实施方式，描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明专利范围的限制。所用化学品均为市售商品，木屑（闽侯县创鑫木业有限公司生产），制浆黑液（福建恒安集团有限公司生产，均已去除约25μm以上微粒）。应当指明，对本领域的普通技术人员来说，在以本发明构思为基础上，可做出若干改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围以所附的权利要求为准。
表1滤清介质压力降、过滤效率
上述实施例说明，本发明制备过程充分有效地利用了有害废弃物和生物质资源，制得的润滑油滤清介质具有高强度、低流阻和过滤精度高的特点。组合和加工方法简单，易于实施和应用，所得材料可用于内燃发动机、压缩机、工程机械以及变速器中润滑油的净化过滤。
Claims (10)
1.一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，所得过滤介质强度高、流阻低、过滤效率好，其制备过程包括以下步骤：1)称取不同粒度组合的木屑与含有生物质、有机酸和氢氧化钠的造纸废水混合均匀，搅拌；2)在模具中挤压成型；3)所得物料经水蒸气老化、烘干之后制得一种高强度、低流阻的润滑油滤清介质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，所述木屑为白松木、红松木、白杨木、桦木、桉木中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，所述造纸废水为以红松、马尾松、落叶松、慈竹、甘蔗渣、龙须草、苇、荻、稻草、麦草、棉杆中的一种或多种为造纸原料的碱法制浆黑液，制浆黑液先经过过滤，去除25微米以上的不溶物；制浆黑液中木质素含量为20～60g/L，有机酸含量为5～30g/L，以Na2O计的有效碱含量为0.5～5g/L。
4.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，木屑为不同粒度的组合，20～40目：40～60目：60～100目质量配比为0.1～1：1～10：0.1～2。
5.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，混合木屑与造纸废水混合，质量比为1：1.5～5.0。
6.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，密闭条件下机械搅拌时间为0.1～48h，搅拌温度为30～50℃，转速为1～20rpm/min。
7.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，挤压成型后，不脱模具，直接进行老化。
8.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，水蒸气老化温度为100～170℃，老化时间0.2～10h。
9.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，流动空气中的烘干温度为100～125℃，烘干时间1～24h。
10.根据权利要求1所述的一种高强度、低流阻润滑油滤清介质的加工方法，其特征在于，所得润滑油滤清介质成型、老化、烘干后的堆密度为0.25-0.40g/cm3。
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