Tipos de papel de filtro y principio de la filtración

Filter papers in various colors

¿Qué es el papel filtro? El papel de filtro está hecho de fibras naturales, fibras sintéticas o una mezcla de ambas, con la adición de aditivos y aglutinantes. Se utiliza para separar partículas sólidas u otras sustancias del fluido (aire, aceite lubricante, combustible y otros fluidos) en el que están suspendidas. El papel de filtro se clasifica en papel de filtro de laboratorio, papel de filtro doméstico y papel de filtro industrial. El papel de filtro automotriz es un tipo de papel de filtro industrial.

Papel de filtro automotriz

Papel de filtro automotriz es un tipo de material de filtro utilizado en filtros automotrices. Está hecho principalmente de celulosa, fibras sintéticas, resina y otros materiales, con alta resistencia, alta eficiencia de filtración y baja resistencia. La función principal del papel de filtro automotriz es filtrar impurezas y contaminantes del aire y los líquidos, proteger el motor, mejorar la calidad del aire interior y extender la vida útil del automóvil. El papel de filtro automotriz se divide en dos categorías: papel de filtro curado y papel de filtro no curado.

Papel de filtro curado

Utiliza tecnología de impregnación de resina termoendurecible, típicamente resina fenólica, etc. El papel de filtro impregnado con resina fenólica debe calentarse a 150 °C durante 10–15 minutos para curar la resina y aumentar la rigidez del papel de filtro. La temperatura de curado para la resina fenólica es 160–180 °C, con una duración de más de 10 minutos. Las desventajas del curado incluyen la liberación de gases nocivos como formaldehído, fenol libre, derivados de fenol, aminas, etc. Este tipo de papel de filtro se utiliza generalmente para hacer filtros de aceite y combustible.

Papel de filtro no curado

Utiliza tecnología de impregnación de resina termoplástica. Generalmente, se usan polímeros de etileno, tales como resina de acetato de polivinilo, resina acrílica, cloruro de polivinilo, látex de butadieno-estireno y acetato de polivinilo. Durante el procesamiento de la resina no curada, solo se requiere un poco de calor o no se requiere calor. Estos tipos de resinas tienen una cierta flexibilidad a temperatura ambiente, lo que las hace adecuadas para la fabricación de filtros de aire con aire como medio.

Estructura del papel de filtro del automóvil

El papel de filtro tiene direccionalidad; el lado frontal del papel de filtro tiene fibras más suelta, mientras que el lado de la malla tiene fibras más densas.

Light yellow front side of automobile filter paper
Lado delantero del papel de filtro del automóvil

Los poros en el lado frontal del papel de filtro tienen forma de trompeta, mirando hacia la dirección del flujo de aire, y los poros se vuelven más pequeños a lo largo del grosor del papel de filtro.

Light yellow mesh side of automobile filter paper
Lado de malla de papel de filtro de automóvil

La superficie de la malla debe ser la dirección de salida de aire. En la superficie de la malla, las líneas de color generalmente se dibujan para la identificación del usuario para evitar errores. Si se invierte la dirección, la capacidad de retención de polvo del elemento de filtro se reduce en 30% durante el uso.

Light yellow side view of automobile filter paper
Vista lateral del papel de filtro de automóvil

El grosor del papel de filtro es de aproximadamente 0.35–0.5mm, mientras que el tamaño de partícula del polvo varía de unas pocas micras a varias decenas de micras. Una vista lateral ampliada del papel de filtro muestra que es una estructura multicapa.

Principio de filtración del papel de filtro de automóvil

Filtración de papel de filtro: No debe entenderse simplemente como que tiene solo una función de cribado, sino que posee la capacidad de filtración en profundidad.

Filtración de profundidad: el efecto de tamizado es el principio básico del filtro. Al utilizar la estructura porosa del papel de filtro, las partículas de impureza en el fluido pueden filtrarse. Las partículas de impurezas filtradas forman una capa de polvo sobre el papel de filtro, mejorando aún más el efecto de tamizado. Sin embargo, la interceptación de la malla no es la función primaria; la adsorción es la función principal. Las partículas de impureza en el fluido están constantemente experimentando un movimiento browniano aleatorio. Cuando se mueven a las paredes de los poros del material de filtro poroso, se adhieren y se retienen en las paredes de los poros. Estas partículas de impurezas chocan entre sí durante el movimiento y se unen y se adhieren bajo la influencia de las fuerzas de unión de la superficie. Diferentes materiales tienen efectos variables sobre la adsorción de partículas, que comúnmente incluyen adsorción electrostática, adsorción de movimiento browniano, adsorción gravitacional y adsorción de impacto inercial.

SEM filtration effect diagram of automobile filter paper

Categoría Papel de filtro de automóvil

El papel de filtro del automóvil se puede dividir en tres categorías según su uso: papel de filtro de aire, papel de filtro de aceite y papel de filtro de combustible.

Air filter paper with a gray background
Papel de filtro de aire

El papel de filtro de aire se utiliza en los filtros de aire de automóviles y camiones para garantizar la limpieza del aire que ingresa al motor. Dado que los camiones operan en entornos más duros que los automóviles y protegen motores más caros, su papel de filtro es generalmente más grueso y tiene una mayor eficiencia de filtración.

Oil filter paper on a gray background
Papel de filtro de aceite

El papel de filtro de aceite está diseñado para reducir el daño causado por las partículas acumuladas en el aceite del motor a los componentes del motor. Sus condiciones de trabajo son muy duras, requiriendo la operación a largo plazo bajo condiciones ácidas y de alta presión. Por lo tanto, la resina fenólica se utiliza para mejorar y garantizar la durabilidad del papel de filtro en entornos hostiles.

Fuel filter paper on a gray background
Papel de filtro de combustible

El papel de filtro de combustible se utiliza para garantizar la limpieza del combustible que ingresa al motor.

El combustible se contamina fácilmente con agua, por lo que el rendimiento de la superficie del papel de filtro es muy importante en el proceso de separación de agua. Típicamente, el papel de filtro impregnado con resina fenólica tiene propiedades de superficie adecuadas para lograr coalescencia y filtración de agua libre.

¿Por qué es la calificación del filtro de papel de filtro de aceite por lo general 20–30 micrones?

Porque cuando el motor está funcionando, la presión de la bomba de aceite es muy alta, generalmente entre 1,9–5 bar; El aceite del motor es un líquido muy viscoso, y cuando 'alta presión' se encuentra con 'alta viscosidad', es fácil formar bloqueos; Cuando un automóvil de repente acelera violentamente a toda velocidad, la presión del aceite aumenta repentinamente. Para garantizar que el motor no se quede sin aceite, el filtro de aceite puede incluso abrir la "válvula de derivación", permitiendo que el aceite fluya directamente (sin filtración), y en este momento, el aceite no recibe ninguna filtración. Por lo tanto, bajo este requisito, la clasificación del filtro de aceite generalmente se controla entre 20–30 micras. Esto se hace deliberadamente para evitar el bloqueo de aceite cuando el conductor acelera repentinamente.