Test methods for evaluating degradation of characteristics of cleanable filter media

ISO 16891:2016 specifies a standard reference test method useful to assess the relative degradation characteristics of cleanable filter media for industrial applications under standardized simulated test conditions. The main purpose of testing is to obtain the information about relative change of properties of filter media due to exposure to the simulated gas conditions for a long time. The main target of this International Standard is the property change of nonwoven fabric filters because they are frequently used under similar circumstances to the test gas conditions described in this International Standard. The results obtained from this test method are not intended for predicting the absolute properties of full scale filter facilities. However, they are helpful for the design of a bag filter and selection and development of appropriate cleanable filter media, and for the identification of suitable operating parameters.

Méthodes d'essais pour l'évaluation de la dégradation des propriétés des medias filtrants décolmatables

L'ISO 16891:2015 spécifie une méthode d'essai de référence standard utile pour évaluer les caractéristiques de dégradation relative des medias filtrants décolmatables pour des applications industrielles, dans un contexte simulant des conditions d'essai normalisées. L'objectif principal des essais est d'obtenir des informations sur l'évolution relative des propriétés des medias filtrants, suite à leur exposition prolongée à des gaz dans des conditions simulées. L'objectif principal de l'ISO 16891:2015 concerne les modifications des propriétés des filtres en textile non tissé, car ils sont fréquemment utilisés dans des circonstances similaires aux conditions d'utilisation des gaz d'essai décrites dans la présente Norme internationale. Les résultats obtenus par cette méthode d'essai ne sont pas destinés à prédire les propriétés absolues d'installations de filtrage grande échelle. Toutefois, ils sont utiles pour la conception d'un filtre à poches ainsi que pour la sélection et le développement de medias filtrants décolmatables appropriés, et pour l'identification de paramètres d'exploitation appropriés.

General Information

Status
Published
Publication Date
14-Jan-2016
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
17-Jun-2021
Completion Date
17-Jun-2021
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16891
First edition
2016-01-15
Test methods for evaluating
degradation of characteristics of
cleanable filter media
Méthodes d’essais pour l’évaluation de la dégradation des propriétés
des medias filtrants décolmatables
Reference number
ISO 16891:2016(E)
ISO 2016
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
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© ISO 2016, Published in Switzerland

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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16891:2016(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 4

5 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 5

6 Test specimen, equipment and test procedure ..................................................................................................................... 6

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 6

6.2 Preparation of sheets for gas exposure.............................................................................................................................. 7

6.2.1 Shape and size of tensile specimen .................................................................................................................. 7

6.2.2 Sample sheet for exposure ...................................................................................................................................... 7

6.2.3 Selection of sample sheet through air permeability measurement ..................................... 8

6.2.4 Filter media for exposure ......................................................................................................................................... 8

6.3 Sample preparation ............................................................................................................................................................................ 9

6.3.1 Exposure system .............................................................................................................................................................. 9

6.3.2 Heating system ...............................................................................................................................................................11

6.3.3 Test gas supply system.............................................................................................................................................11

6.3.4 Gas analyzer ......................................................................................................................................................................11

6.3.5 Gas treatment device .................................................................................................................................................12

6.4 Exposure conditions and procedures ...............................................................................................................................12

6.4.1 Exposure conditions ..................................................................................................................................................12

6.4.2 Exposure period and number of exposure .............................................................................................12

6.4.3 Attachment of filter sample sheets in the sample case ................................................................13

6.4.4 Implementation of the exposure .....................................................................................................................13

7 Tensile strength measurement of exposed specimen .................................................................................................14

7.1 Tensile test device .............................................................................................................................................................................14

7.2 Preparation of a tensile test specimen ............................................................................................................................14

7.3 Method of tensile test .....................................................................................................................................................................14

7.4 Characterization of the degradation..................................................................................................................................15

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................16

Annex A (informative) Causes and results of degradation of fabrics...............................................................................17

Annex B (informative) Possible evaluation method for characteristic change of fabrics ..........................18

Annex C (informative) Theoretical consideration of degradation mechanism .....................................................19

Annex D (informative) Determination of specimen size ...............................................................................................................22

Annex E (informative) Experimental setup for gas exposure.................................................................................................26

Annex F (informative) Service temperature of filter materials ............................................................................................30

Annex G (informative) Examples of measured data of fabric at different circumstances ........................31

Annex H (informative) Example of test report ........................................................................................................................................37

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................41

© ISO 2016 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 142, Cleaning equipment for air and other gases.

iv © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
Introduction

The main purpose of using cleanable filter is, of course, to separate dust particles from dirty gases.

They are usually designed to be usable for as long as two years to four years. However, it is very

hard to design and/or select filter media properly, since their important characteristics of collection

performance and residual pressure drop change with operation time. Physical and chemical properties

of filter media, such as degradation in tensile strength, tenacity and so on, also change with time. Those

changes can damage filter media and this can result in the breakage of bag filters and leakage of dust to

the atmosphere. Hence the evaluation of these performances is also important for the rational design

and the selection of appropriate filter media. ISO 11057:2011 has been published to meet the demand

for the evaluation of filtration characteristics.

Changes in physical and chemical properties of filter media are caused by many factors, such as heat,

corrosive gases, and mechanical reasons like clogging weave openings and increasing size of weave

openings, the combination of those factors and so on (see Annex A). These changes are mostly adverse

effects to filter media. Degradation proceeds very slowly, and thus, it takes a long time before recognizable

and/or measurable change appears. Furthermore, the appearance of change depends on the combination

of causes and fibre material. These facts are the main reason why mechanism of property changes has not

.[1]-[13]

been well understood despite its practical importance Hence, the characterization or evaluation

[14][15]
methods for filter media have not been established yet (see Annex B).

Nevertheless, there are demands for the establishment of a guideline for systematic characterization

and evaluation of property change of filter media with respect to their relevant long-time operation

not only from manufacturers of filter media, but also from producers and users of filter installations,

especially the users treating combustion exhaust gases.

To evaluate degradation of filter media in a laboratory, it is important that experiment can be done

in a relatively short time period by using controllable single or a small number of variables, i.e.

causes of change.

Furthermore, it is important that the resulting effects are measureable. From this point of view, heat

intensity is controllable by changing heating temperature and the intensity of corrosive gas is also

controllable by changing gas concentration. Thus, their effect is expected to be accelerated. Of course,

the effects can be evaluated by the degradation of tensile stress.

Evaluation of property change of filter media by corrosive gases can be done by contacting filter media

with those corrosive materials in any phases, i.e. gas, liquid and solid state. Testing by dipping filter

media into a solution of corrosive materials is easy and the resulting effects are expected to be obtained

[16]

in a short period of time. Chinese Standard, GB/T 6719:2009 adopts this method. Solid state testing

can be carried out by hard contact of filter media but it will take a long time and it is very hard to

control the intensity of corrosiveness.

Testing under the gaseous state takes much longer than a liquid type test but the intensity of

corrosiveness is controllable and it is much easier than the test under the solid state. Furthermore, test

temperature and gas conditions except corrosive gas concentrations, are similar to the actual operation

condition of filtration, which is suitable (see Annex B). Hence, in this International Standard, test

methods for evaluating degradation characteristics of cleanable unwoven filter media with synthetic

fibre by heat and corrosive gases are standardized because they are most widely used for bag filtration.

The major objective of this International Standard is to specify the testing method to assess the relative

change of physical performances of new and used cleanable filter media for industrial application, by

[17][18]
exposing it in hot and/or corrosive gas conditions .
© ISO 2016 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16891:2016(E)
Test methods for evaluating degradation of characteristics
of cleanable filter media
1 Scope

This International Standard specifies a standard reference test method useful to assess the relative

degradation characteristics of cleanable filter media for industrial applications under standardized

simulated test conditions. The main purpose of testing is to obtain the information about relative

change of properties of filter media due to exposure to the simulated gas conditions for a long time. The

main target of this International Standard is the property change of nonwoven fabric filters because

they are frequently used under similar circumstances to the test gas conditions described in this

International Standard.

The results obtained from this test method are not intended for predicting the absolute properties of full

scale filter facilities. However, they are helpful for the design of a bag filter and selection and development

of appropriate cleanable filter media, and for the identification of suitable operating parameters.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 4606, Textile glass — Woven fabrics — Determination of tensile breaking force and elongation at

breaking by strip method

ISO 13934-1, Textiles — Tensile properties of fabrics — Part 1: Determination of maximum force and

elongation at maximum force using the strip method
ISO 29464:2011,Cleaning equipment for air and other gases — Terminology
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29464:2011 and the

following apply.
3.1
aged filter sheet

filter sheet exposed under simulated hot and corrosive gas conditions for a preset period of time to

evaluate the change of filter properties
3.2
air permeability
gas volume flow rate per unit filtration area at pressure drop of 124,5 Pa
3.3
average gas concentration
mean concentration of test gases during the exposure

1) This International Standard replaced ISO 5081, Textiles — Woven fabrics — Determination of breaking strength

and elongation (Strip method).
© ISO 2016 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
3.4
batch type exposure chamber
chamber in which filter sheets are exposed to stationary test gas mixture
3.5
chemical degradation

degradation of chemical properties of filter media by the interaction with test gases

3.6
cleanable filter
filter designed to enable the removal of collected dust by appropriate technique
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.1.77]
3.7
continuous-flow-method

exposing method of filter sheet, which is exposed in a continuous flow of test gas mixture

3.8
corrosive gas

chemicals which react with filter media and change its chemical and physical properties

3.9
degradation

change in physical and chemical performances of filter media by the interaction with corrosive gases

3.10
elongation
incremental change in length of test specimen by tensile test
3.11
elongation at maximum load
incremental change in length of test specimen at maximum load in tensile test
3.12
elongation ratio

ratio of elongation of test specimen to its initial length between holders or its percentage

3.13
elongation ratio at maximum load

ratio of elongation of test specimen at maximum load in tensile test to its initial length between holders

3.14
exposure chamber
chamber to expose test filter sheet to corrosive gases
3.15
filter media

material separating particulate matter from gases and characterized by its separating structure and its

structural and/or textile-technological characteristics
3.16
flow-through type replacement

method to replace test gas in the batch type exposure chamber by introducing test gas continuously

to the chamber
3.17
initial load
initial load applied on the test specimen at the start of tensile test
2 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
3.18
length between holders

length between holders of top and bottom holding chucks positioned at the start of the tensile test

Note 1 to entry: See Figure 3.
3.19
load
tensile strength of test specimen observed in the tensile test
3.20
non-continuous-flow-method
exposing method of filter sheet, which is exposed in still test gas mixture
3.21
nonwoven fabric

filter media using fabric made from long fibres, bonded together with each other by chemical,

mechanical, heat or solvent treatment
3.22
number of replacement

number of test gas replacement for whole heating space volume of the test chamber

3.23
replacement of gas

exchange gas to maintain test gas concentration within certain concentration range

3.24
retention of tensile strength

ratio of tensile strength of the test specimen subjected to thermal and/or acid gas exposure to that of

the test specimen without the exposure
3.25
strip method

method of implementing tensile test with holding whole width of the test specimen with a holding device

3.26
tensile speed
speed to pull a test specimen in tensile test
3.27
tensile strength
value of the maximum load divided by the width of test specimen
3.28
test gas

gas which may cause changes in physical propertied of filter media to be used for tensile test

3.29
vacuum replacement

method to replace test gas in the batch type exposure chamber by the use of vacuum

3.30
thermal exposure

expose filter media at an elevated temperature to accelerate the change of its physical properties

3.31
woven fabric
filter media using a fabric formed by weaving
© ISO 2016 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
4 Symbols and abbreviated terms
A total surface area in a filter media (m )
APA nonwoven fabric with Aromatic Polyamide fibres
C gas concentration (mg•m )
F(A) constant related to total surface area of filter media (N•mm )
Glass fabric with Glass fibres
K effective reaction constant (s )
3 −1 −1
k reaction constant (m •mg •s )
L length of specimen (mm)
L length between holders (mm)
L length of holder (mm)
MD machine direction
P load (N)
P maximum load (N)
max
p pressure (Pa)
PI nonwoven fabric with Polyimide
PPS nonwoven fabric with Polyphenylene Sulfide
PTFE nonwoven fabric with Polytetrafluoroethylene
Q flow rate of test gas (l•min )
3 −1 −2
q air permeability of filter [(cm •s ) •cm ]
S tensile speed (mm•min )
T temperature (°C)
TD transverse direction
t exposure time (s),(h)
V volume of the exposure chamber (l)
w width of holder (mm)
δ elongation (mm)
δ elongation at maximum load (mm)
max
ε elongation ratio (%)
ε maximum elongation ratio (%)
max
τ tensile strength (N•mm )
4 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
τ tensile strength of the filter media without exposure (N•mm )
Δτ tensile strength difference between after and before (N•mm )
exposure
5 Principle

Physical performance of filter media mostly degrades with time because of long time exposure under

severe gas conditions, such as hot and/or corrosive gas conditions. When filter media is exposed to hot

and/or corrosive gas atmospheres such as NOx, SOx, HCl and moisture etc., those gases are considered to

interact with materials in fibres and thus affect crystallinity and/or other bonding of molecules in fibres,

i.e., they decompose fibre in the media to some extent. Hence, these conditions result in irreversible

damage to media and weaken physical performances like tensile strength, elongation and so on.

Details of the above mentioned process have not been understood well yet, but tensile strength after

filter media is exposed to corrosive gases and/or high temperature is expressible by the following

formula with the assumption that degradation reaction between corrosive gas and some reactive

component in a fibre is pseudo linear.
 
ττ0=− tFΔτ =1AK−exp − t (1)
() () () ()
 
 
where
Τ(t) tensile strength of filter media;
F(A) unknown constant related to total surface area of filter media;
K effective reaction constant and is related to the degradation of media.
The first derivative of Formula (1) becomes,
dΔττd
=- =eKF AKxp − t (2)
() ()
dt dt

Similar formula can be obtained applying Hooke’s law between tensile strength and elongation as:

dΔδ
∝KF AKexp − t (3)
() ()

Formula (2) and Formula (3) suggest that a straight line is obtained when the logarithm of first

derivative of tensile strength of filter media and elongation is plotted against exposure time t in a semi-

log paper, as shown in Figure 1. The slope of the line in Figure 1 gives K [see the details of the derivation

of Formula (2) and Formula (3) in Annex C].
© ISO 2016 – All rights reserved 5
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ISO 16891:2016(E)
Key
t exposure time (h)
y lg(-dτ/dt)

Figure 1 — Relation between gradient of tensile strength of filter media and exposure time to

corrosive gas

The degradation process is usually very slow, and thus, measurable changes in the physical properties

(like tensile strength and elongation) usually appear after filter media has been exposed for a very long

time period. Hence, it shall be accelerated by some means to evaluate the effect through an experiment.

In this International Standard, degradation is accelerated by exposing filter media to a higher corrosive

gas concentration and higher gas temperature.
6 Test specimen, equipment and test procedure
6.1 General

The test specimen, equipment and procedure at each step shall be chosen so as to ensure good

reproducibility and repeatability of the test. The equipment to prepare the samples for the measurement

generally consists of the following main components: gas supply system; exposure chamber and

heating system; exhaust gas treatment unit; vacuum pump; and gas analysing system. Figure 2 shows a

schematic diagram of the equipment.
The test shall be carried out using the following three steps:
Step 1: Preparation of filter sample sheets for gas exposure

Air permeability of filter sample sheets for gas exposure shall be similar, so as to obtain reliable data

(described in 6.2). Air permeability of filter media with a size defined in 6.2.3 shall be measured

and suitable sheets selected based upon the measured air permeability.
Step 2: Exposure of sheets

Sheets selected at Step 1 shall be exposed to thermal and/or corrosive gas conditions (described in

6.3 and 6.4).
Step 3: Tensile test

Tensile specimens of machine direction (MD) and transverse direction (TD) shall be cut from

exposed sheets. Then tensile strength and elongation of specimens shall be measured by the

scheme described in Clause 7.
6 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 16891:2016(E)
Key
1 gas supply
2 exposure chamber
3 heating system
4 gas treatment
5 vacuum pump
6 gas analysis

Figure 2 — Schematic diagram of equipment to prepare sample for physical performance test

6.2 Preparation of sheets for gas exposure
6.2.1 Shape and size of tensile specimen

A rectangular shape without shoulders between holders shall be adopted in tensile tests as shown in

Figure 3, since filter media is soft and porous. Hence the size of the sheet of filter media to expose shall

be large enough for the tensile test to obtain reliable and reproducible data. According to the results

shown in Annex D, the measured tensile strength of nonwoven filter media with a rectangular test

sheet does not depend on the width of holder w, in the range from 20 mm to 50 mm and length between

holders L , from 80 mm to 120 mm (see Annex D). Hence, in this International Standard, a rectangular

shape with w = 25 mm width and L = 100 mm in length between holders shall be adopted and other

dimensions are determined as L = 50 mm, L = 200 mm.
3 1
Key
L length of specimen
L length between holders
L length of holder
w width of holder
Figure 3 — Shape of tensile specimen
6.2.2 Sample sheet for exposure

To deteriorate every filter sheet equally, test gases shall have contact with all fibres in the filter for the

whole exposure period. Therefore, a continuous-flow-through type of test gas flow shall be adopted.

Here, in the continuous-flow-method, the test gas flow through sheets during whole the exposure

period is the same as during actual bag filter operation. Test gases used for the exposure are corrosive

except O , and, thus, it is important to minimize gas consumption not only because of the cost of gas but

also for safety reasons. The sample sheet holder and flow rate for the exposure is specified in 6.3.

© ISO 2016 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 16891:2016(E)

Based on these considerations, the size of the sheet to be exposed to test gases was determined as

105 mm × 250 mm, in which test gas flows through the central part with an area of 65 mm × 210 mm,

which shall be large enough to cut two tensile test specimens of 25 mm × 210 mm, as shown in Figure 4.

Sample sheets shall be cut with the size of 105 mm × 250 mm in the central part of the filter media roll

with at least four sheets for each direction.
Dimension in mm
Key
1 MD
2 TD
3 filter media
Figure 4 — Preparation of sample sheet for test gas exposure
6.2.3 Selection of sample sheet through air permeability measurement

The tensile strength of a specimen strongly depends on the structure of the specimen. Nonwoven

filter media is composed of bonded entangling fibres. They distribute uniformly macroscopically but

not microscopically because of manufacturing mechanism and it results in the unevenness of packing

density or mass of fibres. Unevenness of fibre distribution in the filter, i.e. filter structure, can change

physical properties such as tensile strength and/or elongation, air permeability and so on. In this sense,

it is essential to eliminate filter media with different structures from the test to avoid the fluctuation

of measured data due to the unevenness of filter structure. Hence, by sample sheets with similar

structure shall be selected before they are exposed to test gases structure. However, it is difficult to

select from the product information about the media given by manufacturer, i.e. it is usually limited to

mean value of air permeability and mass of fibres per unit area of the filter. However, air permeability of

filter media is the same when the filter structure is the same. This means that filter media with similar

structures show a similar air permeability so that air permeability can be used for the selection of filter

media with a similar structure. Hence at least four sample sheets for gas exposure shall be selected

according to the air permeability of each sheet. Air permeability of each sheet shall be within ±10 %

from the mean air permeability of the filter media specified by the manufacturer.

6.2.4 Filter media for exposure

In the range of this International Standard, any nonwoven filter media made of synthetic fibres can

be used for
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 16891
ISO/TC 142 Secretariat: UNI
Voting begins on: Voting terminates on:
2014-05-15 2014-10-15
Test methods for evaluating degradation of properties of
cleanable filter media

Méthodes d’essai pour l’évaluation de la dégradation des propriétés des matériaux filtrants lavables

ICS: 91.140.30
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for
Standardization (ISO), and processed under the ISO lead mode of collaboration
as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member
bodies for a parallel five month enquiry.

Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments

received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
formal vote in CEN.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
committee secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
composition will be undertaken at publication stage.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 16891:2014(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2014
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ISO/DIS 16891:2014(E)
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This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as

permitted under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract

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ISO/DIS 16891
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................. v

Introduction ........................................................................................................................................................ vi

1 Scope ...................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ............................................................................................................................ 1

3 Terms and definitions ........................................................................................................................... 1

4 Symbols (and abbreviated terms) ........................................................................................................ 3

5 Principle.................................................................................................................................................. 4

6 Test specimen, equipment and test procedure .................................................................................. 4

6.1 General ................................................................................................................................................... 4

6.2 Preparation of sheets for gas exposure .............................................................................................. 5

6.2.1 Shape and size of tensile specimen .................................................................................................... 5

6.2.2 Sample sheet for exposure................................................................................................................... 5

6.2.3 Selection of sample sheet through air permeability measurement ................................................. 6

6.2.4 Filter media for exposure...................................................................................................................... 6

6.3 Sample preparation ............................................................................................................................... 6

6.3.1 Exposure system ................................................................................................................................... 6

6.3.2 Heating system ...................................................................................................................................... 9

6.3.3 Test gas supply system ........................................................................................................................ 9

6.3.4 Gas analyser .......................................................................................................................................... 9

6.3.5 Gas treatment device ............................................................................................................................ 9

6.4 Exposure conditions and procedure ................................................................................................... 9

6.4.1 Exposure conditions ............................................................................................................................. 9

6.4.2 Exposure period and number of exposure ....................................................................................... 10

6.4.3 Attachment of filter sample sheets in the case ................................................................................ 10

6.4.4 Implementation of the exposure ........................................................................................................ 10

7 Tensile strength measurement of exposed specimen .................................................................... 11

7.1 Tensile test device ............................................................................................................................... 11

7.2 Preparation of a tensile test specimen .............................................................................................. 11

7.3 Method of tensile test .......................................................................................................................... 11

7.4 Characterization of the degradation .................................................................................................. 12

8 Test report ............................................................................................................................................ 12

Annex A (informative) Causes and results of degradation of fabrics ......................................................... 14

Annex B (informative) Possible evaluation method for property change of fabrics .................................. 15

Annex C (informative) Theoretical consideration of degradation mechanism ........................................... 16

Annex D (informative) Determination of specimen size ................................................................................ 18

D.1 Effect of specimen width on measuring tensile strength ............................................................... 18

D.2 Effect of tensile speed on tensile strength ....................................................................................... 19

D.3 Effect of length between holders on measuring tensile strength .................................................. 20

Annex E (informative) Experimental setup for gas exposure ....................................................................... 22

E.1 General ................................................................................................................................................. 22

E.2 Continuous-flow-method .................................................................................................................... 22

E.3 Non-continuous gas method .............................................................................................................. 23

Annex F (informative) Service temperature of filter materials ..................................................................... 25

Annex G (informative) Examples of measured data of fabric at different circumstances......................... 26

© ISO 2014 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 16891

G.1 General ................................................................................................................................................. 26

G.2 Effect of temperature on tensile strength of virgin media ............................................................. 26

G.3 Effect of exposure time on mechanical properties measured at room temperature ................... 27

G.4 Effect of exposure time on mechanical properties measured at high temperature .................... 28

G.5 Degradation by temperature and acid gas ....................................................................................... 30

Annex H (informative) Example of test report ............................................................................................... 31

Bibliography ..................................................................................................................................................... 35

iv © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/DIS 16891
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 16891 was prepared by Technical Committee ISO/TC 142, Cleaning equipment for air and other gases.

© ISO 2014 – All rights reserved v
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ISO/DIS 16891
Introduction

The main purpose of using cleanable filter is, of course, to separate dust particles from dirty gases. They are

usually designed to be usable for as long as two to four years. However, it is very hard to design and/or select

filter media properly, since their important characteristics of collection performance and residual pressure drop

change with operation time. Physical and chemical properties of filter media such as degradation in tensile

strength, tenacity and so on, also change with time. Those changes can damage filter media and finally can

result breakage of bag filter and leakage of dust to the atmosphere. Hence the evaluation of these

performances is also important for the rational design and the selection of appropriate filter media. ISO11057:

2011 “Air quality - Test method for filtration characterization of cleanable filter media”, has been published to

meet the demand for the evaluation of filtration characteristics.

Changes in physical and chemical properties of filter media take place by many causes and reasons such as

heat, corrosive gases, and mechanical reasons like clogging weave openings and increasing size of weave

openings, the combination of those factors and so on (see Annex A). These changes are mostly adverse

effects to filter media so that it can be said deterioration or degradation proceeds very slowly and thus it takes

a long time before recognizable and/or measurable change appears. Furthermore the appearance of change

depends on the combination of causes and fibre material. These facts are the main reason why mechanism of

property changes has not been well understood despite of its practical importance [1]-[13]. Hence, the

characterization or the evaluation methods for them have not been established yet [14]-[16] (see Annex B).

Nevertheless, there are demands for the establishment of a guideline for systematic characterization and

evaluation of property change of filter media with respect to their relevant long-time operation not only from

manufacturers of filter media, but also from producers and users of filter installations, especially the users

treating combustion exhaust gases.

To evaluate degradation of filter media in laboratory, it is important that experiment can be done in a relatively

short time period by using controllable single or small number of variables, i.e., causes of the change.

Furthermore, the resulted effects are measureable. From this point of view, heat intensity is controllable by

changing heating temperature and the intensity of corrosive gas is also controllable by changing gas

concentration and thus their effects is expected to be accelerated by them. Of course the effects can be

evaluated by the degradation of tensile stress.

Evaluation of property change of filter media by corrosive gases can be done by contacting filter media with

those corrosive materials at any phases, i.e., gas, liquid and solid state. Test by dipping filter media into a

solution of corrosive materials is easy and the resulted effects are expected to be obtained in a short period of

time. Chinese Standard, GB/T 6719:2009 adopts this method [17]. Solid state test can be carried out by hard

contact of filter media but it will take a long time and it is very hard to control the intensity of corrosiveness.

Test under the gaseous state takes much longer test time than liquid type test but the intensity of

corrosiveness is controllable and it is much easier than the test under the solid state. Furthermore, test

temperature and gas conditions except corrosive gas concentrations, are similar to the actual operation

condition of filtration, which is suitable (see Annex B). Hence in this international standard, test methods for

evaluating degradation characteristics of cleanable unwoven filter media with synthetic fibre by heat and

corrosive gases are standardized because they are most widely used for bag filtration.

The major objective of this international standard is to specify the testing method to assess the relative

change of physical performances of new and used cleanable filter media for industrial application, by exposing

it in hot and/or corrosive gas conditions [18-19].
vi © ISO 2014 – All rights reserved
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 16891
Test methods for evaluating degratadion properties of
cleanable filter media
1 Scope

This International Standard specifies a standard reference test method useful to assess the relative

degradation characteristics of cleanable filter media for industrial applications under standardized simulated

test conditions. The main purpose of testing is to obtain the information about relative change of properties of

filter media due to the exposure to the simulated gas conditions for a long time. Main target of this

international standard is placed to the property change of non-woven fabric filter because they are frequently

used under similar circumstances with the test gas conditions described in this international standard.

The results obtained from this test method are not intended for predicting the absolute properties of full scale

filter facilities. However they will be helpful for the design of a bag filter and selection and development of

appropriate cleanable filter media, and for the identification of suitable operating parameters.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.

ISO 4606 Textile glass – Woven fabrics - Determination of tensile breaking force and elongation at

breaking by strip method

ISO 5081 Textiles – Woven fabrics – Determination of breaking strength and elongation (Strip method)

ISO 11057:2011 Air quality - Test method for filtration characterization of cleanable filter media

3 Terms and definitions
The following terms and definitions are applied in this International Standard.
3.1
aged filter sheet

filter sheet exposed under simulated high corrosive gas conditions to evaluate the change of filter properties

3. 2
air permeability
gas volume flow rate per unit filtration area at pressure drop of 124.5 Pa
3.3
average gas concentration
mean concentration of test gases during the exposure
3.4
batch type exposure chamber
chamber in which filter sheets are exposed to stationary test gas mixture
3.5
chemical degradation

degradation of chemical properties of filter media by the interaction with test gases

3.6
cleanable filter media

filter media whose aerodynamic and particle collection characteristics are re-generable or recoverable

© ISO 2014 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 16891
3.7
continuous flow through method

exposing method of filter sheet, which is exposed in a continuous flow of test gas mixture

3.8
corrosive gas

chemicals which react with filter media and change its chemical and physical properties

3.9
degradation

change in physical and chemical performances of filter media by the interaction with corrosive gases

3.10
elongation
incremental length of test specimen by tensile test
3.11
elongation at maximum load
incremental length of test specimen at maximum load in tensile test
3.12
elongation ratio

ratio of elongation of test specimen to its initial length between holders or its percentage

3.13
elongation ratio at maximum load

ratio of elongation of test specimen at maximum load in tensile test to its initial length between holders

3.14
exposure chamber
chamber to expose test filter sheet to corrosive gases
3.15
filter media

material separating particulate matter from gases and characterized by its separating structure and its

structural and/or textile-technological characteristics (ISO 11057)
3.16
flow-through type replacement

method to replace test gas in the batch type exposure chamber by introducing test gas continuously to the

chamber
3.17
initial load
initial load applied on the test specimen at the start of tensile test
3.18
length between holders

length between holders of top and bottom holding chucks positioned at the start of the tensile test (see Figure

3.19
load
tensile strength of test specimen observed in the tensile test
3.20
non-continuous flow through method
exposing method of filter sheet, which is exposed in still test gas mixture
3.21
non-woven fabric

filter media using fabric made from long fibres, bonded together with each other by chemical, mechanical,

heat or solvent treatment.
3.22
number of replacement

number of test gas replacement for whole heating space volume of the test chamber

3.23
replacement of gas

exchange gas to maintain test gas concentration within certain concentration range

3.24
retention of tensile strength

ratio of tensile strength of the test specimen subjected to thermal and/or acid gas exposure to that of the test

specimen without the exposure
2 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO/DIS 16891
3.25
tensile speed
speed to pull a test specimen in tensile test
3.26
strip method

method of implementing tensile test with holding whole width of the test specimen with a holding device

3.27
test gas

gas which may cause changes in physical propertied of filter media to be used for tensile test

3.28
tensile strength

value of the maximum value of load (maximum load) divided by the width of test specimen

3.29
vacuum replacement

method to replace test gas in the batch type exposure chamber by the use of vacuum

3.30
thermal exposure

expose filter media at an elevated temperature to accelerate the change of its physical properties

3.31
woven fabric
filter media using a fabric formed by weaving
4 Symbols (and abbreviated terms)
C gas concentration
(kg.m )
F(S) constant related to total surface area of filter media
(N.mm )
K effective reaction constant (s )
L length between holders (mm)
L length of holder (mm)
L length of specimen (mm)
P load (N)
p pressure (Pa)
P maximum load (N)
max
Q flow rate of test gas (L.min )
3 -1 -2
q air permeability of filter
((cm .s ).cm )
T temperature ( )
t exposure time (s)
V volume of the exposure chamber (L)
w width of specimen (mm)
elongation (mm)
elongation at maximum load (mm)
elongation ratio (%)
maximum elongation ratio (%)
tensile strength
(N.mm )
tensile strength of the filter media without exposure
(N.mm )
tensile strength difference between after and before exposure
(N.mm )
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ISO/DIS 16891
5 Principle

Physical performance of filter media mostly degrades with time because of long time exposure under severe

gas conditions such as hot and/or corrosive gas condition. When filter media is exposed to hot and/or

corrosive gas atmosphere such as NOx, SOx, HCl and moisture etc., those gases are considered to interact

with materials in fibres and thus affect crystallinity and/or other bonding of molecules in fibre, i.e., decompose

fibre in the media some extent. Hence it results irreversible damage to media and weaken its physical

performances like tensile strength, elongation and so on.

Details of the above mentioned process have not been understood well yet, but tensile strength after filter

media is exposed to corrosive gases and/or high temperature is expressible by the following equation by

assuming that degradation reaction between corrosive gas and some reactive component in a fibre is a

pseudo linear.
(1)

Here, : tensile strength of filter media, F(S): unknown constant related to total surface area of filter media, K:

effective reaction constant and is related to the degradation of media.
First derivative of Equation (1) becomes as,
(2)

Equation (2) suggests that a straight line is obtained when logarithm of first derivative of tensile strength of

filter media is plotted against exposure time t in a semi-log paper as shown in Figure 1. The slope of the line

gives K (see Annex C).
Exposure time t

Figure 1 — Relation between gradient of tensile strength of filter media and exposure time to

corrosive gas

Degradation process is usually very slow and thus measurable change of these performances usually appears

after filter media has been exposed for a very long time period. Hence, it shall be accelerated by some means

to evaluate the effect through experiment.

In this international standard, degradation will be accelerated by exposing filter media to a higher corrosive

gas concentration and higher gas temperature.
6 Test specimen, equipment and test procedure
6.1 General

Test specimen, equipment and procedure at each step shall be chosen so as to ensure good reproducibility

and repeatability of the test The equipment to prepare the samples for the measurement, generally consists of

4 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO/DIS 16891

the following main components; gas supply system, exposure chamber and heating system, exhaust gas

treatment unit, vacuum pump and gas analysing system. Figure 2 shows a schematic diagram of the

equipment.
The test shall be carried out by the following 3 steps.
Step 1: Preparation of filter sample sheets for gas exposure

Air permeability of filter sample sheets for gas exposure shall be similar so as to obtain reliable data

described in 6.2. Air permeability of filter media with size defined in 6.2.3 shall be measured and

selected suitable sheets based upon the measured air permeability.
Step 2: Exposure of sheets

Sheets selected at Step 1 shall be exposed to thermal and/or corrosive gas circumstance, described in

6.3 and 6.4.
Step 3: Tensile test

Tensile strength and elongation of specimens shall be measured by the scheme described in clause 7

after tensile specimens of machine direction (MD) and transverse direction (TD) shall be cut from

exposed sheets

Figure 2 — Schematic diagram of equipment to prepare sample for physical performance test

6.2 Preparation of sheets for gas exposure
6.2.1 Shape and size of tensile specimen

Rectangular shape without shoulders between holders shall be adopted in tensile test as shown in Figure 3,

since filter media is soft and porous. Hence, size of the sheet of filter media to expose shall be large enough

for tensile test to obtain reliable and reproducible data. According to the results shown in Annex D, measured

tensile strength of nonwoven with rectangular test sheet does not depend on the width of holder w, in the

range from 20 mm to 50 mm and length between holders L, from 80 mm to 120 mm (see Annex D). Hence in

this international standard, rectangular shape with w=25 mm width and L=100 mm in length between holders

shall be adopted and other dimensions are determined as L =50 mm, L =200 mm.
h s
Figure 3 — Shape of tensile specimen
6.2.2 Sample sheet for exposure

To deteriorate every filter sheet equally, test gases shall contact with all fibres in the filter for whole exposure

period. Therefore, continuous-flow-through type test gas flow shall be adopted in this international standard.

Here in the continuous-flow-through, test gas flow through sheets during whole the exposure period as same

© ISO 2014 – All rights reserved 5
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ISO/DIS 16891

as actual bag filter operation. Test gases used for the exposure, are corrosive except O and thus it is

important to minimize gas consumption not only the cost of gas but also the safety reason. The sample sheet

holder and flow rate for the exposure is specified in 6.3.

From the above consideration, size of the sheet to be exposed to test gases, shall be determined as 105 mm

x 250 mm, in which test gas flows through the central part with area 65 mm x 210 mm, which shall be large

enough to cut 2 tensile test specimens with 25 mm x 210 mm, as shown in Figure 4 and sample sheets shall

be cut with the size of 105 mm x 210 mm in the central part of filter media roll at least 4 sheets for each

direction.
Figure 4 — Preparation of sample sheet for test gas exposure
6.2.3 Selection of sample sheet through air permeability measurement

Tensile strength of specimen strongly depends on the structure of specimen. Nonwoven filter media is

composed of bonded entangling fibres. They distribute uniformly macroscopically but not microscopically

because of manufacturing mechanism and it results in the unevenness of packing density or mass of fibres.

Unevenness of fibre distribution in the filter, i.e., filter structure, can change physical properties such as tensile

strength and/or elongation, air permeability and so on. In this sense, it is essential to eliminate the filter media

with different structure from the test to avoid the fluctuation of measured data due to the unevenness of filter

structure. Hence, the sample sheets with similar structure shall be selected before they are exposed to test

gases structure. However, it is difficult to select from the product information about the media given by

manufacturer, i.e., it is usually limited to mean value of air permeability and mass of fibres per unit area of the

filter. However, air permeability of filter media is the same when filter structure is the same. This means that

filter media with similar structure will show the similar air permeability so that this can be used for the selection

filter media with similar structure. Hence, in this international standard, at least 4 sample sheets for gas

exposure shall be selected according to the air permeability of sheet. Air permeability of each sheet shall be

within ±10 % from the mean air permeability of the filter media specified by the manufacturer.

6.2.4
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16891
Première édition
2016-01-15
Méthodes d’essais pour l’évaluation
de la dégradation des propriétés des
medias filtrants décolmatables
Test methods for evaluating degradation of characteristics of
cleanable filter media
Numéro de référence
ISO 16891:2016(F)
ISO 2016
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ISO 16891:2016(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2016, Publié en Suisse

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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16891:2016(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................................................................. 4

5 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 5

6 Éprouvette, appareillage et procédure d’essai ...................................................................................................................... 6

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6

6.2 Préparation des feuilles pour l’exposition aux gaz .................................................................................................. 7

6.2.1 Forme et taille de l’éprouvette de traction ................................................................................................ 7

6.2.2 Feuille d’échantillon pour l’exposition ......................................................................................................... 8

6.2.3 Sélection des feuilles d’échantillon sur la base de la mesure de la

perméabilité à l’air ......................................................................................................................................................... 8

6.2.4 Médium filtrant soumis à exposition .............................................................................................................. 9

6.3 Préparation des échantillons ...................................................................................................................................................... 9

6.3.1 Système d’exposition ........................................................................................................................................... ......... 9

6.3.2 Système de chauffage ................................................................................................................................................12

6.3.3 Système d’alimentation en gaz d’essai .......................................................................................................12

6.3.4 Analyseur de gaz ...........................................................................................................................................................12

6.3.5 Dispositif de traitement des gaz ......................................................................................................................13

6.4 Mode opératoire et conditions d’exposition ......... ......................................................................................................13

6.4.1 Conditions d’exposition ..........................................................................................................................................13

6.4.2 Période d’exposition et nombre d’expositions ...................................................................................13

6.4.3 Fixation des feuilles d’échantillons de filtre dans le boitier ....................................................14

6.4.4 Mise en œuvre de la phase d’exposition ...................................................................................................14

7 Mesurage de la résistance à la traction de l’éprouvette exposée ....................................................................15

7.1 Dispositif d’essai de traction ....................................................................................................................................................15

7.2 Préparation de l’éprouvette pour essai de traction ..............................................................................................15

7.3 Méthode de l’essai de traction ................................................................................................................................................15

7.4 Caractérisation de la dégradation .......................................................................................................................................16

8 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................17

Annexe A (informative) Causes et conséquences de la dégradation des tissus ....................................................19

Annexe B (informative) Méthode d’évaluation possible applicable aux modifications de

propriétés des tissus .....................................................................................................................................................................................20

Annexe C (informative) Considérations théoriques sur le mécanisme de dégradation ..............................22

Annexe D (informative) Détermination de la taille de l’éprouvette..................................................................................25

Annexe E (informative) Configuration expérimentale pour l’exposition aux gaz ..............................................29

Annexe F (informative) Température de service des matériaux filtrants ..................................................................34

Annexe G (informative) Exemples de données de mesure de tissus dans

différentes circonstances .........................................................................................................................................................................35

Annexe H (informative) Exemple de rapport d’essai ........................................................................................................................41

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................45

© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 16891:2016(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.

iso.org/directives).

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer

un engagement.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation

de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation

mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien

suivant: http://www.iso.org/iso/fr/foreword.html.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques.

iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16891:2016(F)
Introduction

L’objectif principal de l’utilisation d’un filtre décolmatable est, bien entendu, de séparer les particules de

poussière des gaz contenant des impuretés. Ces filtres sont généralement conçus pour être utilisables

pendant au moins deux à quatre ans. Toutefois, il est très difficile de concevoir et/ou de sélectionner

correctement des medias filtrants, car les caractéristiques importantes de leurs performances de

collecte et de perte de charge résiduelle évoluent avec le temps d’utilisation. Les propriétés physiques

et chimiques des medias filtrants telles que la dégradation de la résistance à la traction, de la ténacité,

etc., changent également avec le temps. Ces modifications peuvent endommager les medias filtrants,

ce qui peut entraîner la rupture des filtres à poches et la fuite de poussières dans l’atmosphère. C’est

pourquoi l’évaluation de ces performances est également importante pour la conception rationnelle et

la sélection des medias filtrants appropriés. L’ISO 11057:2011, a été publiée pour répondre à la demande

d’évaluation des caractéristiques de filtration.

Les modifications intervenant dans les propriétés physiques et chimiques des medias filtrants sont

dus à de nombreuses causes, telles que la chaleur, les gaz corrosifs et des raisons mécaniques comme

le colmatage et l’élargissement des mailles, la combinaison de ces facteurs, etc. (voir Annexe A). Ces

modifications ont le plus souvent des effets néfastes sur les medias filtrants. La détérioration ou

la dégradation se manifeste très lentement et, donc, qu’il faut beaucoup de temps avant que des

modifications identifiables et/ou mesurables n’apparaissent. En outre, l’apparition de modifications

dépend de la combinaison des causes et du matériau de la fibre. Ces points sont la principale raison

pour laquelle le mécanisme d’évolution des propriétés n’a pas été bien compris, malgré son importance

[1] [13]

pratique. - C’est pourquoi, la caractérisation ou les méthodes d’évaluation concernant les medias

[14][15]
filtrants n’ont pas encore été établies (voir Annexe B).

Toutefois, il existe une demande pour la mise en place d’une ligne directrice pour la caractérisation

et l’évaluation systématiques des modifications de propriétés des medias filtrants par rapport à leur

fonctionnement pertinent sur le long terme, non seulement de la part des fabricants de medias filtrants,

mais aussi des producteurs et des utilisateurs d’installations de filtrage, en particulier les utilisateurs

traitant les rejets de combustion.

Afin d’évaluer la dégradation des medias filtrants en laboratoire, il est important que l’expérience puisse

être réalisée sur une période relativement courte, en utilisant une ou un petit nombre de variables

contrôlables, à l’origine de la modification.

De plus, les effets en découlant sont mesurables. De ce point de vue, l’intensité de la chaleur est contrôlable

en modifiant la température de chauffage et l’intensité du gaz corrosif est également contrôlable en

modifiant la concentration en gaz avec, pour objectif, d’en accélérer les effets. Naturellement, les effets

peuvent être évalués par la dégradation de la contrainte de traction.

L’évaluation de la modification des propriétés des medias filtrants par des gaz corrosifs peut être

effectuée en mettant des medias filtrants au contact de matières corrosives, quelle qu’en soit la phase,

c’est-à-dire gazeuse, liquide ou solide. L’essai par immersion de medias filtrants dans une solution de

matières corrosives est aisé et les effets en résultant devraient être obtenus en peu de temps. La norme

[16]

chinoise GB/T 6719:2009 adopte cette méthode. Il est possible d’effectuer un essai à l’état solide par

un contact en dur avec les medias filtrants, mais cela nécessitera beaucoup de temps et l’intensité de la

corrosivité est très difficile à contrôler.

Un essai à l’état gazeux prend beaucoup plus de temps qu’un essai de type liquide, mais l’intensité de la

corrosivité est contrôlable et il est beaucoup plus simple à réaliser qu’un essai à l’état solide. En outre,

les conditions de température et de gaz pour l’essai, à l’exclusion des concentrations de gaz corrosifs,

sont similaires aux conditions réelles de filtration, ce qui convient parfaitement (voir Annexe B).

Par conséquent, dans la présente Norme internationale, les méthodes d’essai pour l’évaluation

des caractéristiques de dégradation des medias filtrants décolmatables non tissés, avec des fibres

synthétiques, par la chaleur et les gaz corrosifs sont normalisées, car elles sont les plus utilisées pour la

filtration par poches.
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ISO 16891:2016(F)

Le principal objectif de la présente Norme internationale est de spécifier la méthode d’essai pour

l’évaluation de l’évolution relative des performances physiques de medias filtrants, neufs et usagés,

[17][18]

pour des applications industrielles, en les exposant à des gaz chauds et/ou corrosifs.

vi © ISO 2016 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 16891:2016(F)
Méthodes d’essais pour l’évaluation de la dégradation des
propriétés des medias filtrants décolmatables
1 Domaine d’application

La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai de référence standard utile pour évaluer

les caractéristiques de dégradation relative des medias filtrants décolmatables pour des applications

industrielles, dans un contexte simulant des conditions d’essai normalisées. L’objectif principal des

essais est d’obtenir des informations sur l’évolution relative des propriétés des medias filtrants, suite

à leur exposition prolongée à des gaz dans des conditions simulées. L’objectif principal de la présente

Norme internationale concerne les modifications des propriétés des filtres en textile non tissé, car ils

sont fréquemment utilisés dans des circonstances similaires aux conditions d’utilisation des gaz d’essai

décrites dans la présente Norme internationale.

Les résultats obtenus par cette méthode d’essai ne sont pas destinés à prédire les propriétés absolues

d’installations de filtrage grande échelle. Toutefois, ils sont utiles pour la conception d’un filtre à poches

ainsi que pour la sélection et le développement de medias filtrants décolmatables appropriés, et pour

l’identification de paramètres d’exploitation appropriés.
2 Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document

et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 4606, Verre textile — Tissus — Détermination de la force de rupture en traction et de l’allongement à

la rupture par la méthode de la bande

ISO 13934-1 , Textiles — Propriétés des étoffes en traction — Partie 1: Détermination de la force maximale

et de l’allongement à la force maximale par la méthode sur bande
ISO 29464:2011, Séparateurs aérauliques — Terminologie
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 29464:2011 et les

suivants s’appliquent.
3.1
feuille de filtre vieillie

feuille de filtre exposée, dans des conditions simulées, à des gaz chauds et corrosifs pendant une période

définie à l’avance pour évaluer la modification des propriétés du filtre
3.2
perméabilité à l’air

débit volumique de gaz par unité de surface de filtration à une perte de charge de 124,5 Pa

3.3
concentration moyenne de gaz
concentration moyenne de gaz d’essai au cours de l’exposition

1) Cette Norme internationale a remplacé l’ISO 5081, Textiles — Tissus — Détermination de la force de rupture et

de l’allongement de rupture (Méthode sur bande).
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 16891:2016(F)
3.4
enceinte d’exposition de type discontinu

enceinte dans laquelle les feuilles de filtre sont exposées à un mélange statique de gaz d’essai

3.5
dégradation chimique

dégradation des propriétés chimiques des medias filtrants par interaction avec les gaz d’essai

3.6
filtre décolmatable

filtre conçu pour permettre la collecte de la poussière à l’aide d’une technique appropriée

[SOURCE: : ISO 29464:2011; 3.1.77]
3.7
méthode du flux continu

méthode d’exposition soumettant les feuilles de filtre à un flux continu de mélange de gaz d’essai

3.8
gaz corrosifs

produits chimiques qui réagissent avec le médium filtrant et modifient ses propriétés chimiques et

physiques
3.9
dégradation

modification des performances physiques et chimiques du médium filtrant par interaction avec des

gaz corrosifs
3.10
allongement
augmentation de la longueur de l’éprouvette lors d’un essai de traction
3.11
allongement à charge maximale

augmentation de la longueur de l’éprouvette lors d’un essai de traction à charge maximale

3.12
taux d’allongement

rapport de l’allongement de l’éprouvette sur sa longueur initiale entre les supports ou son pourcentage

3.13
taux d’allongement à charge maximale

rapport de l’allongement de l’éprouvette lors d’un essai de traction à charge maximale sur sa longueur

initiale entre les supports
3.14
enceinte d’exposition
enceinte servant à exposer les feuilles de filtre d’essai à des gaz corrosifs
3.15
media filtrant

matériau séparant les poussières des gaz, caractérisé par sa structure séparatrice et ses caractéristiques

structurelles et/ou technologiques du textile
3.16
remplacement par flux continu

méthode utilisée pour remplacer le gaz d’essai dans l’enceinte d’exposition de type discontinu en

introduisant du gaz d’essai en continu dans l’enceinte
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16891:2016(F)
3.17
charge initiale
charge initiale appliquée à l’éprouvette au début de l’essai de traction
3.18
longueur entre supports

longueur entre les supports des porte-échantillons positionnés en haut et en bas au début de l’essai de

traction
Note 1 à l’article: Voir Figure3.
3.19
charge
résistance à la traction de l’éprouvette observée lors de l’essai de traction
3.20
méthode du flux discontinu

méthode d’exposition soumettant les feuilles de filtre à un mélange de gaz d’essai statique

3.21
textile non tissé

media filtrant utilisant un textile fait de longues fibres liées entre elles par un traitement chimique,

mécanique, thermique ou avec solvant
3.22
nombre de remplacements

nombre de remplacements de gaz d’essai pour le volume complet de l’espace à chauffer de l’enceinte d’essai

3.23
remplacement du gaz

échange de gaz afin de maintenir la concentration en gaz d’essai à un certain niveau de concentration

3.24
conservation de la résistance à la traction

rapport de la résistance à la traction de l’éprouvette soumise à une exposition thermique et/ou un gaz

acide sur celle de l’éprouvette non exposée
3.25
méthode sur bande

méthode de mise en œuvre de l’essai de traction où toute la largeur de l’éprouvette est maintenue par

un dispositif de fixation
3.26
vitesse de traction
vitesse d’étirement d’une éprouvette lors de l’essai de traction
3.27
résistance à la traction
valeur de la charge maximale divisée par la largeur de l’éprouvette
3.28
gaz d’essai

gaz susceptible de provoquer des modifications dans les propriétés physiques du media filtrant utilisé

pour l’essai de traction
3.29
remplacement par création de vide

méthode utilisée pour remplacer le gaz d’essai dans l’enceinte d’exposition de type discontinu en

utilisant du vide
© ISO 2016 – Tous droits réservés 3
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ISO 16891:2016(F)
3.30
exposition thermique

exposition du media filtrant à une température élevée pour accélérer la modification de ses

propriétés physiques
3.31
tissu
media filtrant utilisant un textile réalisé par tissage
4 Symboles et abréviations
A surface totale dans un media filtrant (m )
APA textile non tissé avec des fibres polyamide aromatique
C concentration en gaz (mg⋅m )
F(A) constante relative à la surface totale du media filtrant (N⋅mm )
Verre textile avec des fibres de verre
K constante de réaction effective (s )
3 -1 -1
k constante de réaction (m ⋅mg ⋅s )
L longueur de l’éprouvette (mm)
L longueur entre les supports (mm)
L longueur du support (mm)
MD axe machine
P charge (N)
p pression (Pa)
P charge maximale (N)
max
PI textile non tissé avec du polyimide
PPS textile non tissé avec du sulfure de polyphénylène
PTFE textile non tissé avec du polytétrafluoroéthylène
Q débit du gaz d’essai (l⋅min )
3 -1 -2
q perméabilité à l’air du filtre [(cm ⋅s ) ⋅cm ]
S vitesse de traction (mm⋅s )
T température (°C)
TD axe transversale
t temps d’exposition (s), (h)
V volume de l’enceinte d’exposition (l)
w largeur de l’éprouvette (mm)
4 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16891:2016(F)
δ élongation (mm)
δ élongation à la charge maximale (mm)
max
ε taux d’élongation (%)
ε taux d’élongation maximale (%)
max
τ résistance à la traction (N⋅mm )
τ résistance à la traction du media filtrant sans exposition (N⋅mm )

Δτ différence de résistance à la traction entre avant et après exposition (N⋅mm )

5 Principe

Les performances physiques des medias filtrants se dégradent principalement avec le temps, en raison

d’une exposition de longue durée à des conditions gazeuses sévères, telles que l’exposition à des gaz

chauds et/ou corrosifs. Lorsque le media filtrant est exposé à des gaz chauds et/ou corrosifs, tels

que NOx, SOx, HCl et humidité, etc., il est considéré que ces gaz interagissent avec les matériaux des

fibres et affectent, de ce fait, la cristallinité et/ou d’autres liaisons moléculaires des fibres, c’est-à-dire

qu’ils décomposent, dans une certaine mesure, les fibres du media. Il en résulte donc des dommages

irréversibles du media, qui affaiblissent ses performances physiques, telles que la résistance à la

traction, l’allongement, etc.

Les détails du processus susmentionné ne sont pas encore bien compris, mais la résistance à la traction

après exposition du media filtrant à des gaz corrosifs et/ou à une température élevée est exprimable par

la formule suivante en supposant que la réaction de dégradation entre le gaz corrosif et un composant

réactif d’une fibre est pseudo-linéaire.
 
ττ0=− tFΔτ =1AK−exp- t (1)
() () () ()
 
 
τ est la résistance à la traction du media filtrant ;
F(A) est une constante inconnue relative à la surface totale du media filtrant ;
K est la constante de réaction effective, liée à la dégradation du media.
La dérivée première de la Formule (1) devient,
dΔττd
=- =eKF AKxp - t (2)
() ()
dttd

Une formule similaire peut être obtenue en appliquant la loi de Hooke entre la résistance à la traction et

l’allongement tel que,
dΔδ
∝ KF AKexp- t (3)
() ()

La Formule (2) et la Formule (3) suggère qu’une ligne droite est obtenue lorsque le logarithme de la

première dérivée de la résistance à la traction du media filtrant et l’allongement est représenté en

fonction de la durée d’exposition t sur du papier semi-logarithmique, comme illustré à la Figure 1. La

pente de la droite de la Figure 1 donne K (voir les détails de la dérivé de la Formule (2) and Formule (3)

in Annexe C).
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ISO 16891:2016(F)
Légende
t durée d’exposition (h)
y lg(-dτ/dt)

Figure 1 — Relation entre le gradient de résistance à la traction du media filtrant et la durée

d’exposition à des gaz corrosifs

Le processus de dégradation est habituellement très lent et la modification mesurable des performances

physiques telles que la résistance à la traction et l’allongement apparaît donc généralement après que

le media filtrant a été soumis à une exposition de très longue durée. C’est pourquoi, il doit être accéléré

par certains moyens pour en évaluer l’effet expérimentalement.

Dans la présente Norme internationale, la dégradation est accélérée en exposant le media filtrant à une

concentration en gaz corrosifs supérieure et à une température de gaz plus élevée.

6 Éprouvette, appareillage et procédure d’essai
6.1 Généralités

L’éprouvette, l’appareillage et la procédure doivent être choisis, à chaque étape, de manière à assurer une

bonne reproductibilité et répétabilité de l’essai. L’appareillage destiné à la préparation des échantillons

à mesurer est généralement constitué des principaux composants suivants : le système d’alimentation

en gaz, l’enceinte d’exposition et le système de chauffage, l’unité de traitement des gaz rejetés, la

pompe à vide et le système d’analyse des gaz. La Figure 2 donne une représentation schématique de

l’appareillage.
L’essai doit comprendre les trois étapes suivantes :

Étape 1 : Préparation des feuilles d’échantillons de filtre pour l’exposition aux gaz.

La perméabilité à l’air des feuilles d’échantillons de filtre devant être exposées aux gaz doit être

identique, afin d’obtenir les données fiables décrites au 6.2. La perméabilité à l’air des medias

filtrants, dont la taille est définie en 6.2.3, doit être mesurée et la sélection des feuilles appropriées

doit être basée sur la perméabilité à l’air mesurée.
Étape 2 : Exposition des feuilles.

Les feuilles sélectionnées à l’étape 1 doivent être exposées à une atmosphère de gaz chauds et/ou

corrosifs, décrite en 6.3 et 6.4.
Étape 3 : Essai de traction.
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ISO 16891:2016(F)

Les éprouvettes de traction doivent être découpées dans les feuilles exposées, dans l’axe machine

(MD) et dans l’axe transversal (TD). La résistance à la traction et l’allongement des éprouvettes

doivent ensuite être mesurés à l’aide du système décrit à l’Article 7.
Légende
1 alimentation en gaz
2 enceinte d’exposition
3 système de chauffage
4 traitement des gaz
5 pompe à vide
6 analyse des gaz

Figure 2 — Représentation schématique de l’appareillage servant à préparer l’échantillon pour

l’essai de performance physique
6.2 Préparation des feuilles pour l’exposition aux gaz
6.2.1 Forme et taille de l’éprouvette de traction

Une forme rectangulaire sans épaulements entre les supports doit être adoptée dans l’essai de traction,

comme illustré à la Figure 3, puisque le media filtrant est souple et poreux. C’est pourquoi, la taille de la

feuille de media filtrant à exposer doit être suffisamment grande pour que l’essai de traction produise

des données fiables et reproductibles. D’après les résultats présentés à l’Annexe D, la résistance à la

traction mesurée d’une feuille d’essai rectangulaire de media filtrant en non tissée ne dépend pas de la

largeur du support w, dans la plage de 20 mm à 50 mm et de la longueur entre supports L , dans la plage

...

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ISO/DIS 16891
ISO/TC 142 Secrétariat: UNI
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2014-05-15 2014-10-15
Méthodes d’essai pour évaluer la durabilité des couches
lavables de lutte contre la poussière
Test methods for evaluating degradation of properties of cleanable filter media
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TRAITEMENT PARRALLÈLE ISO/CEN

Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l’Organisation internationale de

normalisation (ISO) et soumis selon le mode de collaboration sous la direction
de l’ISO� ��� ��� ������ ���� �������� �� �������
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l’ISO et
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CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR

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ISO/DIS 16891:2014(F)
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�������������� ������������ �� �
������� ��� ������������� ������������ ISO 2014
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ISO/DIS 16891:2014(F)
Notice de droit d’auteur

Ce document de l’ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d’auteur

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ISO/DIS 16891
Sommaire Page

Avant-propos ...................................................................................................................................................... v

Introduction ........................................................................................................................................................ vi

1 Domaine d'application .......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ......................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ............................................................................................................................ 1

4 Symboles (et abréviations) ................................................................................................................... 4

5 Principe .................................................................................................................................................. 4

6 Éprouvette, appareillage et procédure d'essai ................................................................................... 6

6.1 Généralités ............................................................................................................................................. 6

6.2 Préparation des feuilles pour l'exposition aux gaz ............................................................................ 6

6.2.1 Forme et taille de l'éprouvette de traction .......................................................................................... 6

6.2.2 Feuille d'échantillon pour l'exposition ................................................................................................ 7

6.2.3 Sélection des feuilles d'échantillon sur la base de la mesure de la perméabilité à l'air ................ 7

6.2.4 Médium filtrant soumis à exposition ................................................................................................... 8

6.3 Préparation des échantillons ............................................................................................................... 8

6.3.1 Système d'exposition ............................................................................................................................ 8

6.3.2 Système de chauffage ......................................................................................................................... 10

6.3.3 Système d'alimentation en gaz d'essai ............................................................................................. 11

6.3.4 Analyseur de gaz ................................................................................................................................. 11

6.3.5 Dispositif de traitement des gaz ........................................................................................................ 11

6.4 Procédure et conditions d'exposition ............................................................................................... 11

6.4.1 Conditions d'exposition ...................................................................................................................... 11

6.4.2 Période d'exposition et nombre d'expositions ................................................................................. 12

6.4.3 Fixation des feuilles d'échantillons de filtre dans le boitier ........................................................... 12

6.4.4 Mise en œuvre de la phase d'exposition .......................................................................................... 12

7 Mesurage de la résistance à la traction de l'éprouvette exposée .................................................. 13

7.1 Dispositif d'essai de traction .............................................................................................................. 13

7.2 Préparation de l'éprouvette pour essai de traction ......................................................................... 13

7.3 Méthode de l'essai de traction ........................................................................................................... 13

7.4 Caractérisation de la dégradation ..................................................................................................... 14

8 Rapport d’essai .................................................................................................................................... 15

Annexe A (informative) Causes et conséquences de la dégradation des tissus ....................................... 17

Annexe B (informative) Méthode d'évaluation possible applicable aux changements de propriétés

des tissus ............................................................................................................................................. 18

Annexe C (informative) Considérations théoriques sur le mécanisme de dégradation ............................ 20

Annexe D (informative) Détermination de la taille de l'éprouvette .............................................................. 23

D.1 Effet de la largeur de l'échantillon sur la mesure de la résistance à la traction ........................... 23

D.2 Effet de la vitesse de traction sur la résistance à la traction .......................................................... 25

D.3 Effet de la longueur entre supports sur la mesure de la résistance à la traction ........................ 27

Annexe E (informative) Configuration expérimentale pour l'exposition aux gaz ....................................... 28

E.1 Généralités ........................................................................................................................................... 28

E.2 Méthode du flux continu ..................................................................................................................... 28

E.3 Méthode du flux gazeux discontinu .................................................................................................. 30

Annexe F (informative) Température de service des matériaux filtrants .................................................... 34

© ISO 2014 – Tous droits réservés iii
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ISO/DIS 16891
Annexe G (informative) Exemples de données de mesure de tissus dans différentes

circonstances .......................................................................................................................................35

G.1 Généralités ...........................................................................................................................................35

G.2 Effet de la température sur la résistance à la traction d'un médium vierge ..................................35

G.3 Effet du temps d'exposition sur les propriétés mécaniques mesurées à température

ambiante ...............................................................................................................................................37

G.4 Effet du temps d'exposition sur les propriétés mécaniques mesurées à température

élevée ....................................................................................................................................................39

G.5 Dégradation par la température et les gaz acides ............................................................................40

Annexe H (informative) Exemple de rapport d'essai .....................................................................................42

Bibliographie .....................................................................................................................................................47

iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 16891
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/IEC,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 16891 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques.

© ISO 2014 – Tous droits réservés v
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ISO/DIS 16891
Introduction

L'objectif principal de l'utilisation d'un filtre lavable est, bien entendu, de séparer les particules de poussière

des gaz contenant des impuretés. Ces filtres sont généralement conçus pour être utilisables pendant au

moins deux à quatre ans. Toutefois, il est très difficile de concevoir et/ou de sélectionner correctement des

média filtrants, car les caractéristiques importantes de leurs performances de collecte et de perte de charge

résiduelle évoluent avec le temps d'utilisation. Les propriétés physiques et chimiques des média filtrants telles

que la dégradation de la résistance à la traction, de la ténacité, etc., changent également avec le temps. Ces

changements peuvent endommager les média filtrants et, finalement, entraîner la rupture du filtre à poches et

la fuite de poussières dans l'atmosphère. C'est pourquoi l'évaluation de ces performances est également

importante pour la conception rationnelle et la sélection des média filtrants appropriés. L'ISO 11057:2011

“Qualité de l'air — Méthode d'essai pour la caractérisation de la filtration des filtres lavables », a été publiée

pour répondre à la demande d'évaluation des caractéristiques de filtration.

Les changements intervenant dans les propriétés physiques et chimiques des média filtrants sont dus à de

nombreuses causes et raisons telles que la chaleur, les gaz corrosifs et des raisons mécaniques comme le

colmatage et l'élargissement des mailles, la combinaison de ces facteurs, etc. (voir Annexe A). Ces

changements ont le plus souvent des effets néfastes sur les média filtrants, si bien qu'il peut être dire que la

détérioration ou la dégradation se manifeste très lentement et, donc, qu'il faut beaucoup de temps avant que

des modifications identifiables et/ou mesurables n'apparaissent. En outre, l'apparition de changements

dépend de la combinaison des causes et du matériau de la fibre. Ces points sont la principale raison pour

laquelle le mécanisme d'évolution des propriétés n'a pas été bien compris, malgré son importance pratique

[1] - [13]. C'est pourquoi, la caractérisation ou les méthodes d'évaluation les concernant n'ont pas encore été

établies [14] - [16] (voir Annexe B).

Toutefois, il existe une demande pour la mise en place d'une ligne directrice pour la caractérisation et

l'évaluation systématiques des changements de propriétés des média filtrants par rapport à leur

fonctionnement pertinent sur le long terme, de la part des fabricants de média filtrants, mais aussi des

producteurs et des utilisateurs d'installations de filtrage, en particulier les utilisateurs traitant les effluents de

combustion.

Afin d'évaluer la dégradation des média filtrants en laboratoire, il est important que l'expérience puisse être

réalisée sur une période relativement courte, en utilisant une ou un petit nombre de variables contrôlables, à

l'origine de la modification. De plus, les effets en découlant sont mesurables. De ce point de vue, l'intensité de

la chaleur est contrôlable en modifiant la température de chauffage et l'intensité du gaz corrosif est également

contrôlable en modifiant la concentration de gaz avec, pour objectif, d'en accélérer les effets. Naturellement,

les effets peuvent être évalués par la dégradation de la contrainte de traction.

L'évaluation du changement de propriétés des média filtrants par des gaz corrosifs peut être effectuée en

mettant des média filtrants au contact de matières corrosives, quelle qu'en soit la phase, c'est-à-dire gazeuse,

liquide ou solide. L'essai par immersion de média filtrants dans une solution de matières corrosives est aisé et

les effets en résultant devraient être obtenus en peu de temps. La norme chinoise GB/T 6719:2009 adopte

cette méthode [17]. Il est possible d'effectuer un essai à l'état solide par un contact en dur avec les média

filtrants, mais cela nécessitera beaucoup de temps et l'intensité de la corrosivité est très difficile à contrôler.

Un essai à l'état gazeux prend beaucoup plus de temps qu'un essai de type liquide, mais l'intensité de la

corrosivité est contrôlable et il est beaucoup plus simple à réaliser qu'un essai à l'état solide. En outre, les

conditions de température et de gaz pour l'essai, à l'exclusion des concentrations de gaz corrosifs, sont

similaires aux conditions réelles de filtration, ce qui convient parfaitement (voir Annexe B). Par conséquent,

dans la présente Norme internationale, les méthodes d'essai pour l'évaluation des caractéristiques de

dégradation des média filtrants lavables non tissés, avec des fibres synthétiques, par la chaleur et les gaz

corrosifs sont normalisées, car elles sont les plus utilisées pour la filtration par poches.

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ISO/DIS 16891

Le principal objectif de la présente Norme internationale est de spécifier la méthode d'essai pour l'évaluation

de l'évolution relative des performances physiques de média filtrants, neufs et usagés, pour des applications

industrielles, en les exposant à des gaz chauds et/ou corrosifs [18-19].
© ISO 2014 – Tous droits réservés vii
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 16891
Méthodes d'essai pour évaluer la durabilité des couches
lavables de lutte contre la poussière
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai de référence standard utile pour évaluer les

caractéristiques de dégradation relative des média filtrants lavables pour des applications industrielles, dans

un contexte simulant des conditions d'essai normalisées. L'objectif principal des essais est d'obtenir des

informations sur l'évolution relative des propriétés des média filtrants, suite à leur exposition prolongée à des

gaz dans des conditions simulées. L'objectif principal de la présente Norme internationale concerne les

modifications de propriétés des filtres en textile non tissé, car ils sont fréquemment utilisés dans des

circonstances similaires, avec les conditions d'utilisation des gaz d'essai décrites dans la présente Norme

internationale.

Les résultats obtenus par cette méthode d'essai ne sont pas destinés à prédire les propriétés absolues

d'installations de filtrage grande échelle. Toutefois, ils sont utiles pour la conception d'un filtre à poches ainsi

que pour la sélection et le développement de média filtrants lavables appropriés, et pour l'identification de

paramètres d'exploitation appropriés.
2 Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document et

sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 4606, Verre textile — Tissus — Détermination de la force de rupture en traction et de l'allongement à la

rupture par la méthode de la bande

ISO 5081, Textiles — Tissus — Détermination de la force de rupture et de l'allongement de rupture (Méthode

sur bande)

ISO 11057:2011, Qualité de l'air — Méthode d'essai pour la caractérisation de la filtration des filtres lavables

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions les suivants s'appliquent.

3.1
feuille de filtre vieillie

feuille de filtre exposée, dans des conditions simulées, à des gaz hautement corrosifs pour évaluer la

modification des propriétés du filtre
3.2
perméabilité à l'air

débit volumique de gaz par unité de surface de filtration à une perte de charge de 124,5 Pa

3.3
concentration moyenne de gaz
concentration moyenne de gaz d'essai au cours de l'exposition
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ISO/DIS 16891
3.4
enceinte d'exposition de type discontinu

enceinte dans laquelle les feuilles de filtre sont exposées à un mélange statique de gaz d'essai

3.5
dégradation chimique

dégradation des propriétés chimiques des média filtrants par interaction avec les gaz d'essai

3.6
média filtrants lavables

média filtrants dont les caractéristiques aérodynamiques et de collecte des particules sont régénérables ou

recouvrables
3.7
méthode du flux continu

méthode d'exposition soumettant les feuilles de filtre à un flux continu de mélange de gaz d'essai

3.8
gaz corrosifs

produits chimiques qui réagissent avec le médium filtrant et modifient ses propriétés chimiques et physiques

3.9
dégradation

modification des performances physiques et chimiques du médium filtrant par interaction avec des gaz

corrosifs
3.10
allongement
augmentation de la longueur de l'éprouvette lors d'un essai de traction
3.11
allongement à charge maximale

augmentation de la longueur de l'éprouvette lors d'un essai de traction à charge maximale

3.12
taux d'allongement

rapport de l'allongement de l'éprouvette sur sa longueur initiale entre les supports ou son pourcentage

3.13
taux d'allongement à charge maximale

rapport de l'allongement de l'éprouvette lors d'un essai de traction à charge maximale sur sa longueur initiale

entre les supports
3.14
enceinte d'exposition
enceinte servant à exposer les feuilles de filtre d'essai à des gaz corrosifs
3.15
médium filtrant

matériau séparant les poussières des gaz, caractérisé par sa structure séparatrice et ses caractéristiques

structurelles et/ou technologiques textiles (ISO 11057)
3.16
remplacement par flux continu

méthode utilisée pour remplacer le gaz d'essai dans l'enceinte d'exposition de type discontinu en introduisant

du gaz d'essai en continu dans l'enceinte
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ISO/DIS 16891
3.17
charge initiale
charge initiale appliquée à l'éprouvette au début de l'essai de traction
3.18
longueur entre supports

longueur entre les supports des porte-échantillons en haut et en bas, positionnés au début de l'essai de

traction (voir Figure 3)
3.19
charge
résistance à la traction de l'éprouvette observée lors de l'essai de traction
3.20
méthode du flux discontinu

méthode d'exposition soumettant les feuilles de filtre à un mélange de gaz d'essai statique

3.21
textile non tissé

médium filtrant utilisant un textile fait de longues fibres liées entre elles par un traitement chimique,

mécanique, thermique ou avec solvant
3.22
nombre de remplacements

nombre de remplacements de gaz d'essai pour le volume complet d'espace à chauffer de l'enceinte d'essai

3.23
remplacement du gaz

échange de gaz servant à maintenir la concentration de gaz d'essai à un certain niveau de concentration

3.24
conservation de la résistance à la traction

rapport de la résistance à la traction de l'éprouvette soumise à une exposition thermique et/ou un gaz acide

sur celle de l'éprouvette non exposée
3.25
vitesse de traction
vitesse d'étirement d'une éprouvette lors de l'essai de traction
3.26
méthode sur bande

méthode de mise en œuvre de l'essai de traction où toute la largeur de l'éprouvette est maintenue par un

dispositif de fixation
3.27
gaz d'essai

gaz susceptible de provoquer des modifications dans les propriétés physiques du médium filtrant utilisé pour

l'essai de traction
3.28
résistance à la traction

valeur maximale de la charge (charge maximale) divisée par la largeur de l'éprouvette

3.29
remplacement par création de vide

méthode utilisée pour remplacer le gaz d'essai dans l'enceinte d'exposition de type discontinu en utilisant du

vide
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ISO/DIS 16891
3.30
exposition thermique

exposition du médium filtrant à une température élevée pour accélérer la modification de ses propriétés

physiques
3.31
tissu
médium filtrant utilisant un textile réalisé par tissage
4 Symboles (et abréviations)
C concentration de gaz (kg.m )
F(S) constante relative à la surface totale du medium filtrant (N.mm )
K constante de réaction effective (s )
L longueur entre les supports (mm)
L longueur du support (mm)
L longueur du spécimen (mm)
P charge (N)
p pression (Pa)
P charge maximale (N)
max
Q débit du gaz d'essai (L.min )
3 -1 -2
q perméabilité à l'air du filtre ((cm .s ).cm )
T température (°C)
temps d'exposition (s)
V volume de l'enceinte d'exposition (L)
w largeur du spécimen (mm)
élongation (mm)
élongation à la charge maximale (mm)
max
taux d'élongation (%)
taux d'élongation maximale (%)
max
résistance à la traction (N.mm )
résistance à la traction du medium filtrant sans exposition (N.mm )
différence de résistance à la traction entre avant et après exposition (N.mm )
5 Principe

Les performances physiques des média filtrants se dégradent principalement avec le temps, en raison d'une

exposition de longue durée à des conditions environnementales difficiles, telles que l'exposition à des gaz

chauds et/ou corrosifs. Lorsque le médium filtrant est exposé à une atmosphère de gaz chauds et/ou

corrosifs, tels que NOx, SOx, HCl et de l'humidité, etc., ces gaz sont considérés comme interagissant avec les

matériaux des fibres et affectant, de ce fait, la cristallinité et/ou d'autres liaisons moléculaires des fibres, c'est-

à-dire qu'ils décomposent, dans une certaine mesure, les fibres du médium. Il en résulte donc des dommages

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ISO/DIS 16891

irréversibles au niveau du médium, qui affaiblissent ses performances physiques, telles que la résistance à la

traction, l'allongement, etc.

Les détails du processus susmentionné ne sont pas encore bien compris, mais la résistance à la traction

après l'exposition du médium filtrant à des gaz corrosifs et/ou à une température élevée peut s'exprimer sous

la forme de l'équation suivante en supposant que la réaction de dégradation entre le gaz corrosif et un

composant réactif d'une fibre est pseudo-linéaire.
0t FS1 exp Kt (1)
 est la résistance à la traction du médium filtrant ;

FS est une constante inconnue relative à la surface totale du médium filtrant ;

K est une constante de réaction effective, liée à la dégradation du médium.
La première dérivée de l'Équation (1) devient,
d d
  FS Kexp Kt (2)
dt dt

L'Équation (2) suggère qu'une ligne droite est obtenue lorsque le logarithme de la première dérivée de la

résistance à la traction du médium filtrant  est représenté en fonction de la durée d'exposition tsur du

papier semi-logarithmique, comme illustré à la Figure 1. La pente de la droite donne K (voir Annexe C).

 
log 
 
 
Durée d'exposition t

Figure 1 — Relation entre le gradient de résistance à la traction du médium filtrant et la durée

d'exposition à des gaz corrosifs

Le processus de dégradation est habituellement très lent et le changement mesurable de ces performances

apparaît donc généralement après que le médium filtrant a été soumis à une exposition de très longue durée.

C'est pourquoi, il doit être accéléré par certains moyens pour en évaluer l'effet par voie d'expérimentation.

Dans la présente Norme internationale, la dégradation est accélérée par l'exposition du médium filtrant à une

concentration de gaz corrosifs supérieure et à une température de gaz plus élevée.

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ISO/DIS 16891
6 Éprouvette, appareillage et procédure d'essai
6.1 Généralités

L'éprouvette, l'appareillage et la procédure doivent être choisis, à chaque étape, de manière à assurer une

bonne reproductibilité et répétabilité de l'essai. L'appareillage destiné à la préparation des échantillons à

mesurer est généralement constitué des principaux composants suivants : le système d'alimentation en gaz,

l'enceinte d'exposition et le système de chauffage, l'unité de traitement des gaz effluents, la pompe à vide et

le système d'analyse des gaz. La Figure 2 propose une représentation schématique de l'appareillage.

L'essai doit comprendre les 3 étapes suivantes :

Étape 1 : Préparation des feuilles d'échantillons de filtre pour l'exposition aux gaz.

La perméabilité à l'air des feuilles d'échantillons de filtre devant être exposées aux gaz doit être

identique, afin d'obtenir les données fiables décrites au 6.2. La perméabilité à l'air des média

filtrants, dont la taille est définie en 6.2.3, doit être mesurée et la sélection des feuilles appropriées

doit être basée sur la perméabilité à l'air mesurée.
Étape 2 : Exposition des feuilles.

Les feuilles sélectionnées à l'étape 1 doivent être exposées à une atmosphère de gaz chauds et/ou

corrosifs, décrite en 6.3 et 6.4.
Étape 3 : Essai de traction.

Des éprouvettes de traction doivent être découpées dans les feuilles exposées, dans l'axe

longitudinal (MD) et dans l'axe transversal (TD). La résistance à la traction et l'allongement des

éprouvettes doivent être mesurés par le système décrit à l'Article 7.
Gas supply system Système d’alimentation en gaz
Gas analysis Analyse des gaz
Exposure chamber Enceinte d’exposition
Heating system Système de chauffage
Gas treatment traitement des gaz
Exhaust Sortie
Figure 2
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.