ISO 16891:2016
(Main)Test methods for evaluating degradation of characteristics of cleanable filter media
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
- Technical Committee
- ISO/TC 142 - Cleaning equipment for air and other gases
- Drafting Committee
- ISO/TC 142/WG 7 - Cleanable filter media used in industrial applications
- Current Stage
- 9093 - International Standard confirmed
- Start Date
- 17-Jun-2021
- Completion Date
- 14-Feb-2026
Relations
- Effective Date
- 12-Feb-2026
- Consolidates
ISO 6622-2:2003 - Internal combustion engines — Piston rings — Part 2: Rectangular rings made of steel - Effective Date
- 06-Jun-2022
Overview
ISO 16891:2016 - Test methods for evaluating degradation of characteristics of cleanable filter media - provides a standardized laboratory method to assess the relative degradation of cleanable filter media (primarily nonwoven fabric filters) when exposed to simulated hot and/or corrosive gas conditions. The method is intended to help designers, manufacturers and users evaluate how filter media properties (for example tensile strength and air permeability) change with long‑term exposure; it is not intended to predict absolute performance of full‑scale filter installations.
Key topics and technical requirements
- Purpose: Assess relative change of filter media properties after exposure to simulated gas conditions to inform selection, development and operating parameter choices.
- Target materials: Primarily nonwoven fabric cleanable filter media commonly used in bag filters and industrial dust collection.
- Test principle: Controlled exposure of sample sheets in an exposure chamber (batch or continuous‑flow) to defined heating and corrosive gas conditions, followed by measurement of physical property changes.
- Specimen preparation: Guidance on sample sheet selection, cutting tensile specimens (strip method), and selection by air permeability measurement.
- Exposure systems: Requirements for exposure chamber, heating system, test gas supply, gas analyzers and gas treatment devices to maintain reproducible test conditions.
- Exposure procedures: Options for batch-type (non‑continuous) and continuous-flow exposure, including replacement of test gas and defined exposure periods and number of exposures.
- Measurements and characterization: Post‑exposure tensile strength testing (retention of tensile strength, elongation metrics) using standardized tensile devices and methods; suggested evaluation approaches for characterizing degradation.
- Informative annexes: Causes and results of degradation, possible evaluation methods, theoretical degradation mechanisms, experimental setup examples, service temperature guidance, measured data examples and an example test report.
Practical applications and users
ISO 16891 is practical for:
- Filter media manufacturers evaluating material durability against heat and corrosive gases.
- Bag filter and dust collector designers selecting media and defining safety factors and replacement intervals.
- Plant operators and maintenance teams assessing expected service life and establishing operating parameters to minimize degradation.
- R&D and material developers comparing candidate nonwoven formulations and surface treatments for resistance to gas‑phase degradation.
- Regulatory or procurement specialists requiring standardized comparative data for vendor selection.
Using ISO 16891 test data helps reduce risk of premature bag failure, dust leakage, and unplanned shutdowns by enabling informed media selection and operating decisions.
Related standards
- ISO 29464:2011 (terminology)
- ISO 13934-1 / ISO 4606 (tensile test methods referenced)
- ISO 11057 (filtration performance evaluation context)
- National standards with related approaches (e.g., GB/T 6719)
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Frequently Asked Questions
ISO 16891:2016 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Test methods for evaluating degradation of characteristics of cleanable filter media". This standard covers: 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.
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.
ISO 16891:2016 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 91.140.30 - Ventilation and air-conditioning systems. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 16891:2016 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to EN ISO 16891:2016, ISO 6622-2:2003. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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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 2016
© 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
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CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
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
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
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 .
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
1)
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).
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
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
4 Symbols and abbreviated terms
A total surface area in a filter media (m )
APA nonwoven fabric with Aromatic Polyamide fibres
−3
C gas concentration (mg•m )
−1
F(A) constant related to total surface area of filter media (N•mm )
Glass fabric with Glass fibres
−1
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
−1
Q flow rate of test gas (l•min )
3 −1 −2
q air permeability of filter [(cm •s ) •cm ]
−1
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
−1
τ tensile strength (N•mm )
4 © ISO 2016 – All rights reserved
−1
τ tensile strength of the filter media without exposure (N•mm )
−1
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)
() ()
dt
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].
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
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.
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 the test, since degradation is evaluated by the change of tensile strength and elongation
of the media.
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6.3 Sample preparation
6.3.1 Exposure system
In the practical bag filtration, hot and/or corrosive gases, of course, flow through filter media and thus,
every fibre in the filter is exposed to corrosive gas at the same concentration so that degradation takes
place evenly regardless of the location in the filter, i.e. not only its surface but also its inside.
The purpose of exposing filter media to hot and/or corrosive gas conditions is to accelerate the change
of physical performances of the media by satisfying certain contact between every fibre in the filter
media and corrosive gas, i.e. to prepare an aged filter sample. To meet these requirements, a gas
temperature and through type chamber shall be adopted for the sample sheet exposing method. This
is a continuous-flow-through method and the test gas flows continuously in and out the chamber. The
sample sheets are placed in the chamber like a barrier to block the test gas flow rate. Hence, the test gas
flows through the inner space of the media and thus contacts with all fibres during its passage through
the sheets. Since contact time between fibres and the test gas is short even at a very slow gas stream,
the consumption of test gas by the interaction with fibres is considered to be small because of the low
reaction rate. Therefore, the test gas concentration change from inlet concentration is considered to be
small. Outlet test gas shall be exhausted directly to the atmosphere after an appropriate de-toxifying
treatment, i.e. a circulating-gas type exposure system shall not be adopted, since some unknown gas
components, which have some side effects, can be produced by the interaction between test gas and
filter media.
Figure 5 shows an example of a continuous flow through system. It is composed of a gas supply unit,
heating and exposure unit, gas concentration monitoring unit and exhaust gas cleaning unit. Test gases
and balance gas are fed from gas cylinders. Moisture is generated by heating. Their flow rates, especially
test gases with small flow rates, shall be precisely controlled by mass-flow-controllers to maintain test
gas concentration constant. After they are mixed well at the mixing box, they are introduced to the
exposure chamber in a heating system. Inlet concentration of the test gas shall be measured before and
during the exposure.
NOTE Test gases are a potential hazard. If test gases leak, corrosion of material occurs and thus special
care is needed.
Key
1 test gas 7 heating system
2 balance gas 8 gas analyzer
3 mass flow controller 9 gas treatment device
4 mixing box 10 pump
5 moisture generator 11 gas line for inlet gas concentration measurement
6 expose chamber with filter sample sheets 12 gas line for gas concentration measurement for exhaust gas
Figure 5 — Example of continuous flow through type setup for exposure test
Figure 6 shows an example of an exposure chamber which is placed in the heating system. The chamber
to install the sample case (shown in Figure 7) shall be an airtight box with inlet and outlet pipes and
temperature sensors. The sample case is composed of a case and a frame plate, and shall have the
capacity to hold a maximum of eight filter sample sheets and separators. The sample sheets with MD
and TD shall be piled up as described in 6.3.1. A separator sheet shall be inserted between each pair
of adjacent sample sheets to prevent direct interaction between fibres in different sample sheets. The
frame plate shall be placed on the top of the pile. Then, they shall be slid into the case and pressed to the
case by screws to prevent the leakage of test gas from the periphery and the entanglement of fibres in
different sheet (as shown in Figure 7). Then, the sample case shall be fixed to the chamber by pressing
down the lid of the chamber. Materials used for the chamber and the sample case shall have an excellent
corrosion and adsorption resistance against the test gases. Furthermore, separator sheets shall be non-
cohesive with the test sample sheet material and of a suitable thickness, such as a PTFE sheet with
1 mm thickness.
Figure 6 — Exposure chamber
10 © ISO 2016 – All rights reserved
Key
1 frame plate
2 separator
3 sample filter sheets
4 sample case
Figure 7 — Details of sample case
A chamber other than the flow-through-type chamber can be used for the sample preparation if it is an
equivalent type of apparatus by comparison with the standard reference apparatus (see Annex E).
A comparison shall be performed with the standard reference apparatus according to the procedure
specified in this International Standard: three filter media shall be tested on both apparatus
simultaneously (same location and same time) under the same test conditions.
6.3.2 Heating system
The heating system, inside which the exposure chamber is placed, is used for heating the chamber. It
shall be capable of heating up to the higher temperature than the maximum exposure temperature.
The temperature of the system shall be controlled within test temperatures ±1 %. However, control
accuracy of ±5 % can be adoptable through the negotiation between stakeholders when the suitable
temperature measuring device with required accuracy is not commercially available.
6.3.3 Test gas supply system
Any type of gas supply system may be used as far as specified gas composition and flow rate are
maintained during the exposure test. Examples of gas supply system are shown in Figure E.4.
6.3.4 Gas analyzer
Outlet concentration of the test gas shall be measured by an appropriate instrument, either continuously
or intermittently, to keep the concentration constant during the exposure and also to determine the
accurate gas concentration.
6.3.5 Gas treatment device
Gases used in this test are corrosive and are harmful even at low concentration. Therefore, appropriate
gas treatment such as absorption or neutralization shall be performed before they are released to the
atmosphere. Gas concentration after treatment shall be monitored occasionally for safety.
6.4 Exposure conditions and procedures
6.4.1 Exposure conditions
6.4.1.1 Composition of test gas
Exposure of corrosive gas shall be chosen so as to be appropriate for the usage of the filter media from
Table 1. However, test gas and its concentration (other than listed in Table 1) may be chosen after
negotiation between stakeholders.
Table 1 — Gas composition for exposure
Exposing gas Gas composition
N N : 100 % (only for thermal exposure)
2 2
NO NO : 0,1 %; O : 10 %; N : balance
x 2 2 2
SO : 0,1 %; N : balance
2 2
SO
x
SO : 0,1 %; moisture: 20 %; N : balance
2 2
HCl: 0,2 %; N : balance
HCl
HCl 0,2 %; moisture 20 %; N : balance
Mixed gas 1 NO : 0,1 %; SO : 0,1 %; HCl: 0,2 %; O : 10 %; N : balance
2 2 2 2
Mixed gas 2 NO : 0,1 %; SO : 0,1 %; HCl: 0,2 %; O : 10 %; moisture: 20 %;
2 2 2
N : balance
6.4.1.2 Gas temperature
Temperature of exposure gas shall be determined about 10 % higher than the service temperature of
filter material in the practical filtration operation but it shall be lower than its softening temperature.
However, the test temperature may change after negotiation between stakeholders.
The service temperature and the recommended test temperature of filter materials are summarized in
Annex F.
6.4.2 Exposure period and number of exposure
According to Formula (1), tensile strength changes exponentially with exposure time (shown as solid
line in Figure 8); but it is empirically known that tensile strength often has a short maximum as the
exposure starts and then decreases with time (shown as dotted line in Figure 8).
Hence, the exposure period and number of exposures shall be specified as three exposures with periods
such as 50 h and 200 h and one exposure with a period of time less than 50 h or between 50 h to 200 h.
However, the number of exposures and length of exposing period may be changed after negotiation
between stakeholders.
12 © ISO 2016 – All rights reserved
Key
required measuring point
selective measuring point
t exposure time (h)
y τ(t) or δ (t)
max
Figure 8 — Trend of experimental degradation
6.4.3 Attachment of filter sample sheets in the sample case
At first, four sample sheets with similar permeability are selected for each direction of filter media MD
and TD, i.e. eight sample sheets in total, according to the procedures described in 6.2. Then, selected
sample sheets and separators shall be piled up alternately and among sample sheets, MD and TD shall
also be alternated. The frame plate shall be placed on the top of the pile. Then, they shall be slid in the
sample case and pressed to the case by screws to prevent the leakage of test gas from the periphery
but not screwed too firmly to avoid the entanglement of fibres in neighbouring sheets. The sample case
shall be fixed to the chamber by pressing down the lid of the chamber. Materials used for the chamber
and sample case shall have an excellent corrosion and adsorption resistance against test gases.
6.4.4 Implementation of the exposure
a) Assembly of the system: Install the sample case into the heating system and connect all units such
as the gas supply system, exposure chamber and heating system, exhaust gas treatment unit,
vacuum pump and gas analysing system.
b) Adjustment of test gases: Mix the calculated amount of individual test gas according to Table 1 in
6.4.1.
c) Residual gas in the exposure system shall be replaced completely by N gas before test gases are
introduced to the system and it is recommended to feed the test gas at a higher rate, such as 5 l/min,
for the first hour to ensure the contact of test gas to all fibres surface in the sheets.
d) Gas exposure: After checking for leaks and preheating the chamber, introduce the test gases listed
in Table 1 and flow them through the sample sheets at (1 ± 0,1) l/min. Outlet gas concentration shall
be monitored continuously. When test gas concentration change is detected, it shall be corrected by
changing the flow rate of the particular gas.
e) Ending procedure and taking out sample: Switch off the heater of the system when the
predetermined exposure time has passed. Then stop feeding the test gas and increase the balance
gas flow rate to avoid the further performance changes and to cool down the exposure chamber to
room temperature.
After the chamber cools down to room temperature, take out test sample sheets.
7 Tensile strength measurement of exposed specimen
7.1 Tensile test device
The tensile test shall be carried out by the strip method described in ISO 4606 and ISO 13934-1.
A tensile test device can be chosen from any one of the following three types: a constant rate elongation
type, a constant rate tension type, or a constant rate loading type.
7.2 Preparation of a tensile test specimen
The tensile test specimen shall be prepared according to the strip method, i.e. two pieces with
L = 200 mm in length and w = 25 mm in width shall be prepared by cutting the sheet and, then one
piece shall be chosen as a tensile test specimen and the other shall be kept as a reserve.
7.3 Method of tensile test
The tensile strength of the specimen shall be measured using the following procedures.
a) Fixing the tensile specimen: The tensile test specimen shall be fixed to a holder without causing
observable damage to the specimen (as observed with naked eyes) or slipping in the tensile test
holder. The specimen shall be automatically held with an air chuck, a hydraulic chuck, or a screw
action tool. The holder surface shall be smooth and even. However, in the case of a holder incapable
of tightly holding the tensile specimen, a holder having a line marked surface, a notched surface or
a waved surface can be used. In the case of using a manual holder with a screw action tool, confirm
strictly in advance that there is no slippage during the tensile test.
NOTE 1 Alternatively, torque without causing slippage is determined in advance and the tensile test is
carried out at the predetermined torque or more, such as 30 N·m. In the case of using air chuck or hydraulic
chuck, the pressure at the holder surface is 0,4 MPa or over of gauge pressure. Loading-elongation (stress-
strain) curve (see Figure 9) is observed for the judgment of sliding.
NOTE 2 In the case of tightly holding the tensile specimen, using a lining at the holding part of the sample
can avoid any slippage. Materials suitable for the prevention of slippage include paper, felt, leather, plastic
and sheet gum.
b) Direction of tensile: The direction of tensile test shall be in MD and TD of the tensile test specimen.
c) Number of tensile test specimen: The number of tensile test specimen shall be at least 4 in MD and
TD, respectively, under the same exposure conditions.
d) Tensile test temperature: The tensile test temperature is room temperature.
e) Length between holders: The length between holders shall be 100 mm.
−1
f) Tensile speed: The tensile speed shall be 100 mm × min for nonwoven fabric.
g) Test specimen is subjected to above mentioned conditions until failure.
h) Determination of tensile characteristics: Tensile strength τ and elongation ratio at maximum load
shall be calculated by obtaining maximum load P and elongation at maximum load on the basis
max
of load – elongation curve (see Figure 9). The starting point of elongation is a point when an initial
load has been applied.
i) Tensile strength and elongation shall be measured only when the failure takes place at the middle
part of the specimen. When failure takes place near the holder, stop the test and a tensile test with
the reserved specimen shall be carried out.
14 © ISO 2016 – All rights reserved
Key
δ elongation (mm)
P load (N)
1 starting point of elongation
2 maximum load P (N)
max
3 elongation at maximum load δ (mm)
max
Figure 9 — Load-elongation (stress- strain) curve
7.4 Characterization of the degradation
a) Tensile strength: The tensile strength is calculated from the obtained maximum load by
Formula (4).
P
max
τ = (4)
w
b) Retention: The retention of tensile strength given by a ratio of tensile strengths before and after
exposure is calculated by Formula (5).
τ
Retention
...
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 2016
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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
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.
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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.
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.
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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
1)
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).
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
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
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
-3
C concentration en gaz (mg⋅m )
-1
F(A) constante relative à la surface totale du media filtrant (N⋅mm )
Verre textile avec des fibres de verre
-1
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
-1
Q débit du gaz d’essai (l⋅min )
3 -1 -2
q perméabilité à l’air du filtre [(cm ⋅s ) ⋅cm ]
-1
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
δ élongation (mm)
δ élongation à la charge maximale (mm)
max
ε taux d’élongation (%)
ε taux d’élongation maximale (%)
max
-1
τ résistance à la traction (N⋅mm )
-1
τ résistance à la traction du media filtrant sans exposition (N⋅mm )
-1
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)
() () () ()
où
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)
() ()
dt
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).
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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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
de 80 mm à 120 mm (voir Annexe D). Par conséquent, dans la présente Norme internationale, une forme
rectangulaire de largeur w = 25 mm et de longueur entre supports L = 100 mm doit être adoptée et
d’autres dimensions, telles que L = 50 mm et L = 200 mm sont également définies.
3 1
Légende
L longueur de l’éprouvette
L longueur entre les supports
L longueur du support
w largeur de l’éprouvette
Figure 3 — Forme de l’éprouvette de traction
6.2.2 Feuille d’échantillon pour l’exposition
De façon à détériorer chaque feuille de filtre de manière homogène, les gaz d’essai doivent être au
contact de toutes les fibres du filtre, pendant toute la durée de l’exposition. C’est pourquoi, le flux de
gaz d’essai utilisé doit être de type continu. Dans le flux continu dont il est question ici, les gaz d’essai
circulent au travers des feuilles durant toute la durée d’exposition conformément au fonctionnement
réel d’un filtre à poches. Les gaz d’essai utilisés pour l’exposition étant corrosifs, à l’exception de l’O , il
est donc important de minimiser la consommation de gaz, non seulement en raison de leur coût, mais
aussi pour des raisons de sécurité. Le support des feuilles d’échantillon et le débit pour l’exposition sont
spécifiés au 6.3.
Compte tenu de ce qui précède, la taille de la feuille à exposer aux gaz d’essai a été déterminée
à 105 mm x 250 mm, dans laquelle le gaz d’essai traverse la partie centrale sur une surface de
65 mm x 210 mm, laquelle doit être assez grande pour découper deux éprouvettes de 25 mm x 210 mm
pour l’essai de traction, comme illustré à la Figure 4. Les feuilles d’échantillon doivent être découpées
à des dimensions de 105 mm x 250 mm dans la partie centrale du rouleau de media filtrant, avec au
moins quatre feuilles dans chaque direction.
Dimensions en millimètres
Légende
1 MD
2 TD
3 media filtrant
Figure 4 — Préparation d’une feuille d’échantillon pour exposition aux gaz d’essai
6.2.3 Sélection des feuilles d’échantillon sur la base de la mesure de la perméabilité à l’air
La résistance à la traction d’une éprouvette dépend fortement de la structure de celle-ci. Le media filtrant
non tissé est composé de fibres entremêlées liées entre elles. Ces fibres se répartissent uniformément au
plan macroscopique, mais non microscopique en raison du procédé de fabrication, ceci se traduit par un
manque d’homogénéité de la densité du garnissage ou de la masse de fibres. Ce manque d’homogénéité
dans la répartition des fibres du filtre, c’est-à-dire la structure du filtre, peuvent modifier les propriétés
physiques, telles que la résistance à la traction et/ou l’allongement, la perméabilité à l’air, etc. A cet
égard, il est indispensable d’éliminer de l’essai les medias filtrants de structure différente, afin d’éviter
des variations des données mesurées découlant du manque d’homogénéité de la structure du filtre. Par
conséquent, les feuilles d’échantillons de structure similaire doivent être sélectionnées avant d’être
exposées aux gaz d’essai. Toutefois, il est difficile de choisir à partir des informations produit du media
fournies par le fabricant, lesquelles se limitent généralement à la valeur moyenne de la perméabilité à
l’air et à la masse des fibres par unité de surface du filtre. Or, la perméabilité à l’air du media filtrant
est la même lorsque la structure du filtre est la même. Cela signifie qu’un media filtrant de structure
similaire affiche une perméabilité à l’air similaire, de sorte que cela peut être utilisé pour la sélection
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d’un media filtrant de structure similaire. Donc, au moins quatre feuilles d’échantillons doivent être
sélectionnées en fonction de leur perméabilité à l’air, en vue de leur exposition au gaz. La perméabilité
à l’air de chaque feuille doit être égale à la perméabilité à l’air moyenne du media filtrant spécifié par le
fabricant à ± 10 %.
6.2.4 Médium filtrant soumis à exposition
Dans les limites de la présente Norme internationale, tout media filtrant non tissé constitué de fibres
synthétiques est utilisé pour l’essai, car la dégradation est évaluée sur la base des modifications de la
résistance à la traction et de l’allongement du media.
6.3 Préparation des échantillons
6.3.1 Système d’exposition
Dans un processus réel de filtration par poches, des gaz chauds et/ou corrosifs circulent, bien
évidemment, au travers du media filtrant et donc chaque fibre du filtre est exposée à des gaz corrosifs
de même concentration, de sorte que la dégradation s’effectue uniformément, indépendamment de
l’emplacement au sein du filtre, c’est-à-dire, non seulement à sa surface, mais aussi à l’intérieur.
L’objectif d’exposer un media filtrant à une atmosphère de gaz chauds et/ou corrosifs est d’accélérer
la modification des performances physiques du media en favorisant un certain contact entre chaque
fibre du media filtrant et les gaz corrosifs, c’est à dire, de préparer un échantillon de filtre vieilli. Pour
répondre à ces exigences, la température des gaz et l’enceinte de type flux continu doivent être adoptées
pour la méthode soumettant les feuilles d’échantillon à exposition. Il s’agit d’une méthode à flux continu
et le gaz d’essai circule continuellement dans et hors de l’enceinte. Les feuilles d’échantillons sont
placées dans l’enceinte, telle une barrière pour bloquer le flux de gaz d’essai. Le gaz d’essai s’écoule
donc au travers de l’espace intérieur du media et entre ainsi en contact avec toutes les fibres lors de
son passage au travers des feuilles. Étant donné que le temps de contact entre les fibres et le gaz d’essai
est court, même lorsque le flux de gaz est très lent, la consommation de gaz d’essai par interaction avec
les fibres est considérée comme faible, en raison de la faible réactivité. C’est pourquoi, la variation de
la concentration en gaz d’essai par rapport à la concentration d’entrée est considérée comme minime.
Le gaz d’essai de sortie doit être rejeté directement dans l’atmosphère après un traitement détoxifiant
approprié, c’est-à-dire qu’un système d’exposition de type circulation de gaz ne doit pas être adopté,
car certains composants gazeux inconnus, qui ont des effets secondaires, peuvent être produits par
l’interaction entre le gaz d’essai et le médium filtrant.
La Figure 5 présente un exemple de système à flux continu. Ce système est composé d’une unité
d’alimentation en gaz, d’une unité d’exposition et de chauffage, d’une unité de surveillance de la
concentration en gaz et d’une unité d’épuration des gaz rejetés. Les gaz d’essai et le gaz d’équilibrage
sont fournis par des bouteilles de gaz. L’humidité est générée par chauffage. Leurs débits, en particulier
pour les gaz d’essai à faible débit, doivent être contrôlés précisément par des contrôleurs de débit
massique, afin de maintenir la concentration en gaz d’essai constante. Après avoir été bien mélangés
dans le caisson de mélange, ils sont introduits dans l’enceinte d’exposition d’un système de chauffage.
La concentration d’entrée du gaz d’essai doit être mesurée avant et pendant l’exposition.
NOTE Les gaz d’essai constituent un risque potentiel. Une attention particulière doit être portée en cas de
fuite des gaz d’essai et de corrosion des matériaux utilisés.
Légende
1 gaz d’essai 7 système de chauffage
2 gaz d’équilibrage 8 analyseur de gaz
3 contrôleur de débit massique 9 dispositif de traitement des gaz
4 caisson de mélange 10 pompe
5 générateur d’humidité 11 conduit de gaz pour le mesurage de la concentration d’entrée
des gaz
6 enceinte d’exposition avec feuilles 12 conduit de gaz pour le mesurage de la concentration des gaz
d’échantillons de filtre rejetés
Figure 5 — Exemple d’installation de type flux continu pour l’essai d’exposition
La Figure 6 présente un exemple d’enceinte d’exposition qui est placée au sein du système de chauffage.
L’enceinte dans laquelle est installé le porte-échantillons représenté à la Figure 7 doit être un caisson
étanche muni de conduits d’entrée et de sortie et des capteurs de température. Le porte-échantillons
est composé d’un boîtier et d’une plaque formant un cadre, et doit pouvoir contenir jusqu’à huit feuilles
d’échantillons de filtre et séparateurs. Les feuilles d’échantillon MD et TD doivent être empilés en
alternance tel que décrit en 6.3.1. Le séparateur doit être inséré entre chaque feuille d’échantillon
pour empêcher l’interaction entre les fibres des différentes feuilles d’échantillon. La plaque formant un
cadre doit être placée sur le dessus de la pile. Ensuite, ils doivent être glissés dans le boitier et pressés à
l’intérieur du boitier par des vis pour éviter des fuites du gaz d’essai à la périphérie et l’emmêlement des
fibres dans les différentes feuilles, comme représenté à la Figure 7. Ensuite, le porte-échantillons doit
être fixé à l’enceinte en appuyant sur le couvercle de l’enceinte. Les matériaux utilisés pour l’enceinte
et le porte-échantillons doivent avoir une excellente résistance à la corrosion et à l’adsorption par
rapport aux gaz d’essai. De plus, les séparateurs ne doivent pas être cohésifs avec le matériau de la
feuille d’échantillon d’essai et doivent être d’une épaisseur appropriée telle qu’une feuille de PTFE ayant
une épaisseur de 1 mm.
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Figure 6 — Enceinte d’exposition
Légende
1 plaque formant un cadre
2 séparateur
3 feuilles d’échantillons de filtre
4 porte-échantillons
Figure 7 — Détails du porte-échantillons
Une enceinte d’un autre type que le flux continu peut être utilisée pour la préparation des échantillons, s’il
s’agit d’un appareil équivalent par comparaison avec l’appareillage de référence standard. (voir Annexe E).
Une comparaison doit être effectuée avec l’appareillage de référence standard selon le mode opératoire
spécifié dans la présente Norme internationale : trois medias filtrants doivent être soumis à essai sur les
deux appareils simultanément (au même endroit et au même moment) dans les mêmes conditions d’essai.
6.3.2 Système de chauffage
Le système de chauffage, à l’intérieur duquel l’enceinte d’exposition est placée, est utilisé pour chauffer
l’enceinte. Il doit être capable de chauffer jusqu’à une température supérieure à la température
maximale d’exposition. La température du système doit être régulée dans la plage des températures
d’essai à ± 1 %. Toutefois, une précision de régulation de ± 5 % peut être adoptable par négociation
entre les parties prenantes lorsqu’aucun dispositif de mesurage de la température approprié avec la
précision requise, n’est pas disponible dans le commerce.
6.3.3 Système d’alimentation en gaz d’essai
Tout type de système d’alimentation en gaz peut être utilisé, dans la mesure où la composition spécifiée
du gaz et le débit sont maintenus durant l’essai d’exposition. Des exemples de système d’alimentation en
gaz sont présentés à la Figure E.4.
6.3.4 Analyseur de gaz
La concentration de sortie du gaz d’essai doit être mesurée par un instrument approprié, de façon
continue ou intermittente, pour maintenir constante la concentration pendant l’exposition, mais aussi
pour déterminer la concentration précise de gaz.
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6.3.5 Dispositif de traitement des gaz
Les gaz utilisés dans cet essai sont corrosifs et nocifs, même à faible concentration. C’est pourquoi ils
doivent être soumis à un traitement approprié, tel que l’absorption ou la neutralisation, avant d’être
rejetés dans l’atmosphère. Pour des raisons de sécurité, la concentration en gaz après traitement doit
être surveillée occasionnellement.
6.4 Mode opératoire et conditions d’exposition
6.4.1 Conditions d’exposition
6.4.1.1 Composition du gaz d’essai
Le gaz corrosif utilisé pour l’exposition doit être sélectionné dans le Tableau 1, en fonction de l’objectif
du media filtrant. Toutefois, des gaz d’essai et leurs concentrations autres que ceux énumérés au Tableau
1 peuvent être choisis, après négociation entre les parties prenantes.
Tableau 1 — Composition du gaz utilisé pour l’exposition
Gaz d’exposition Composition du gaz
N N : 100 % (uniquement pour exposition thermique)
2 2
NO NO : 0,1 % ; O : 10 % ; N : équilibré
x 2 2 2
SO : 0,1 % ; N2 : équilibré
SO
x
SO : 0,1 % ; humidité : 20 % ; N2 : équilibré
HCl : 0,2 % ; N : équilibré
HCl
HCl : 0,2 % ; humidité : 20 % ; N : équilibré
Gaz mixte 1 NO : 0,1 % ; SO : 0,1 % ; HCl : 0,2 % ; O : 10 % ; N : équilibré
2 2 2 2
Gaz mixte 2 NO : 0,1 % ; SO : 0,1 % ; HCl : 0,2 % ; O : 10 % ; humidité : 20 % ; N : équilibré
2 2 2 2
6.4.1.2 Température du gaz
La température du gaz d’exposition doit être d’environ 10 % supérieure à la température de service du
matériau filtrant dans le cadre de l’essai mais doit être inférieure à sa température de ramollissement.
Toutefois, la température d’essai peut être modifiée, après négociation entre les parties prenantes.
La température de service et la température d’essai surélevée des matériaux filtrants sont récapitulées
à l’Annexe F.
6.4.2 Période d’exposition et nombre d’expositions
Selon la Formule (1), la résistance à la traction évolue de manière exponentielle en fonction de la durée
d’exposition (comme le représente la ligne continue de la Figure 8). Or, il est empiriquement connu que
la résistance à la traction présente souvent un pic peu après le début de l’exposition, puis décroît avec le
temps dans la pratique (comme le montre la ligne en pointillés dans la Figure 8).
Donc, la période d’exposition et le nombre d’expositions doivent être fixés à trois expositions tel que
50 h et 200 h et la dernière inférieure à 50 h ou se situant entre 50 h et 200 h.
Toutefois, le nombre d’expositions et la durée d’exposition peuvent être modifiés, après négociation
entre les parties prenantes.
Légende
point de mesure requis
point de mesure sélectionné
t durée d’exposition (h)
y τ(t) ou δ (t)
max
Figure 8 — Tendance de la dégradation expérimentale
6.4.3 Fixation des feuilles d’échantillons de filtre dans le boitier
Dans un premier temps, quatre feuilles d’échantillon de perméabilité similaire sont sélectionnées pour
chaque axe (MD ou TD) du médium filtrant, c’est-à-dire, huit feuilles d’échantillon au total, selon les
modes opératoires décrits au 6.2. Ensuite, l
...
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