一種有效的熱熔膠粘劑過(guò)濾新方法

摘要：介紹一種有效的熱熔膠粘劑過(guò)濾的新方法。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在230 ℃左右，對(duì)高黏度熔融膠體進(jìn)行過(guò)濾，以達(dá)到去除夾雜的固體雜質(zhì)顆粒、焦塊和團(tuán)塊狀凝膠目的。該方法的過(guò)濾裝置采用單筒結(jié)構(gòu)，多個(gè)終縮聚釜可共用一個(gè)過(guò)濾裝置。在過(guò)濾裝置中安裝多個(gè)特殊的過(guò)濾組件，過(guò)濾物料在一定壓力的推動(dòng)下均由濾芯外部向其內(nèi)部流動(dòng)，并從濾芯下端流出進(jìn)入水下切粒工序。該方法過(guò)濾效率高，膠粒質(zhì)量好。對(duì)設(shè)計(jì)用于高溫高黏度膠體生產(chǎn)的熔體過(guò)濾器具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高溫；高黏度；膠體；過(guò)濾裝置

中圖分類號(hào)：TQ436+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2014）06-0062-03

隨著市場(chǎng)對(duì)熱熔膠粘劑需求的激增，生產(chǎn)方式由原來(lái)的單線路、小規(guī)模、單釜、間隙式生產(chǎn)向多釜、半連續(xù)、連續(xù)式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。這種生產(chǎn)方式對(duì)每一道工序都提出了明確的質(zhì)量要求，漿化不完全的料液不能進(jìn)入酯化工序。終縮聚后的產(chǎn)品不能殘留團(tuán)塊狀凝膠，更不能有固體雜質(zhì)。因此，在各工序間必須安裝過(guò)濾裝置。目前國(guó)內(nèi)熱熔膠粘劑的生產(chǎn)中，通常是在終縮聚釜與成型設(shè)備之間安裝一種特殊的熔體過(guò)濾器，在熔融膠體尚有一定的流動(dòng)性時(shí)，將團(tuán)塊狀凝膠及其他固體殘留物過(guò)濾去除。這類過(guò)濾器結(jié)構(gòu)有雙聯(lián)和單筒之分。本文介紹一種熱熔膠粘劑過(guò)濾新方法及特殊的單筒過(guò)濾結(jié)構(gòu)。本方法適用于中、小規(guī)模熱熔膠的生產(chǎn)。

1 生產(chǎn)流程中熔體過(guò)濾器的位置

現(xiàn)階段企業(yè)普遍采用的熱熔膠粘劑生產(chǎn)工藝流程是：漿化、酯化、縮聚、成型，見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，膠體在縮聚反應(yīng)釜中縮聚達(dá)到合格的分子質(zhì)量后，在短時(shí)間內(nèi)就要將熔融狀膠體從反應(yīng)釜中壓出，進(jìn)入成型環(huán)節(jié)，若造粒，就需配置切粒設(shè)備，這里是配置熔體泵+水下切粒機(jī)+離心干燥機(jī)。為了阻擋熔融狀膠料中的雜質(zhì)及凝膠團(tuán)，在熔體泵前設(shè)置一個(gè)熔體過(guò)濾器。經(jīng)該過(guò)濾器過(guò)濾的膠液，在經(jīng)濾餅層攔截后，肉眼可見(jiàn)的雜質(zhì)完全清除，膠液變得非常細(xì)膩，造出的膠粒飽滿而晶瑩剔透。

2 熱熔膠粘劑熔體過(guò)濾器設(shè)計(jì)

2.1 熔體過(guò)濾器設(shè)計(jì)依據(jù)

1）熔體過(guò)濾器在化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它既有普通過(guò)濾裝置的特征，又有其自身的特殊性。由化工工藝設(shè)計(jì)[1]知，在恒壓下進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)出不同過(guò)濾時(shí)間τ及相應(yīng)的濾液累計(jì)量q，可作圖求得過(guò)濾常數(shù)，從而得到該產(chǎn)品在某條件下的過(guò)濾方程，即濾液累計(jì)量與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系。通過(guò)采用已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算某種熱熔膠LQA過(guò)濾常數(shù)，并得到其過(guò)濾方程見(jiàn)式（1）：

（q+2.665）2=0.0227（τ+706.9） （1）

2）從過(guò)濾基本方程可知[2]，在濾液通過(guò)濾餅層的流動(dòng)是層流情況下，過(guò)濾速率與過(guò)濾介質(zhì)阻力、濾液黏度成反比。Ruth[3]和Lewis[4]告訴我們：濾餅阻力Rc （l/m）與單位過(guò)濾面積堆積的濾餅固定質(zhì)量W（kg/m2）或?yàn)V餅厚度L（m）成正比。本熔體過(guò)濾器也遵循該過(guò)濾基本方程。也就是說(shuō)，隨著濾芯上附著的殘余物在其表層粘結(jié)增多、變厚，過(guò)濾器的阻力隨之增大，出料速度減緩，從而延長(zhǎng)出料時(shí)間，還影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮適當(dāng)?shù)膲毫Α⑦^(guò)濾面積和過(guò)濾介質(zhì)阻力。將過(guò)濾器置于熔體泵前，再經(jīng)熔體泵加壓，給后序的水下切粒成型提供穩(wěn)定的熔體膠料流量，可以彌補(bǔ)熔體流量的波動(dòng)變化，從而保證成型產(chǎn)品的顆粒大小均勻，形狀圓滑。

2.2 熱熔膠粘劑熔體過(guò)濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮的幾個(gè)重要因素

本熔體過(guò)濾器主要由濾芯腔、濾芯和熱媒夾套組成。其工作能力不僅與濾芯腔的容積、濾芯的結(jié)構(gòu)和數(shù)量有關(guān)，也跟物料的流程和黏度等流動(dòng)特性有關(guān)[5]。因此，在熔體過(guò)濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下因素。

1）濾芯腔的結(jié)構(gòu)取決于濾芯的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及濾芯的布置。合理的濾芯結(jié)構(gòu)、數(shù)量及布置可使過(guò)濾器結(jié)構(gòu)緊湊，被過(guò)濾物質(zhì)在過(guò)濾器內(nèi)停留時(shí)間最短[6]。

2）熔體過(guò)濾器的流程。熔體過(guò)濾器在結(jié)構(gòu)上必須保證流道暢通，使膠體的流動(dòng)無(wú)局部滯留現(xiàn)象[7]。

3）該管道過(guò)濾器是一個(gè)壓力容器，流體的流動(dòng)依靠縮聚釜內(nèi)氮?dú)鈮毫ν苿?dòng)，應(yīng)密封性良好。

4）熱媒夾套用于容納熱媒，為保證聚酯膠料在過(guò)濾器腔內(nèi)不會(huì)因溫度下降而黏度增大，需對(duì)整個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)加熱保溫。

2.3 熱熔膠熔體管道過(guò)濾器設(shè)計(jì)

2.3.1 過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)[8]

由于前道工序反應(yīng)釜是間隙出料，可以將過(guò)濾器設(shè)計(jì)成單筒形結(jié)構(gòu)，過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)如圖2。頂部法蘭1可拆卸，以便濾芯的安裝、清理。上左側(cè)面是熱油出口2。中間有2個(gè)物料進(jìn)口3、4，分別可與不同的反應(yīng)釜連接，進(jìn)口處有單向閥門，可選擇1個(gè)進(jìn)口進(jìn)料，另一個(gè)關(guān)閉。下面是出料口5，右下側(cè)是熱油進(jìn)口6。

2.3.2 創(chuàng)新的過(guò)濾流程

在熱熔膠粘劑生產(chǎn)中，常見(jiàn)的熔體過(guò)濾器，其過(guò)濾流程通常是熔融的膠料由濾芯內(nèi)透過(guò)濾餅層向外流動(dòng)，稱為順流。其缺點(diǎn)是雜質(zhì)留在濾芯內(nèi)，不僅容納雜質(zhì)的空間受到濾芯結(jié)構(gòu)限制，而且雜質(zhì)鑲嵌在過(guò)濾介質(zhì)上，清除比較困難，濾芯的使用壽命較短。本過(guò)濾器的過(guò)濾流程完全相反，通過(guò)改變?yōu)V芯腔及濾芯組件的結(jié)構(gòu)，使膠料自濾芯外面透過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)入濾芯內(nèi)壁，向下流動(dòng)經(jīng)底部流出，見(jiàn)圖3，稱為逆流。其優(yōu)點(diǎn)是使截留物被擋在濾芯外表，容雜能力與濾芯本身結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，濾芯內(nèi)壁也不會(huì)有雜質(zhì)殘留，不僅使濾芯的清理變得容易簡(jiǎn)單，而且延長(zhǎng)了濾芯使用壽命。

2.3.3 濾芯的布置

在濾芯腔內(nèi)有一塊安裝底板，形狀如圖4。根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的濾芯數(shù)量，在底板上加工相應(yīng)的安裝孔，安裝孔間距相等。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，黏度范圍（400～80 000）mPa·s/220 ℃的某熱熔膠粘劑，處理量2 000 L需要5個(gè)濾芯，則在底板上加工5個(gè)安裝孔，孔中心分別在一個(gè)正5邊形的頂點(diǎn)上。濾筒骨架見(jiàn)圖4。這種布置可以使熔融狀膠體較均勻地分布到各個(gè)濾芯，使每個(gè)濾芯的荷載基本相同。

2.3.4 濾芯的結(jié)構(gòu)

濾芯采用不銹鋼圓筒式結(jié)構(gòu)，在保證不銹鋼圓筒骨架剛度的前提下，使其透過(guò)面積最大化。在不銹鋼圓筒內(nèi)徑相同條件下，開(kāi)孔形狀如圖4的腰形孔與圓孔比較，前者的透過(guò)面積是后者的1.49倍，阻力隨之降低，效率提高。

用多孔的不銹鋼圓筒外裹不銹鋼編織網(wǎng)組成濾芯單元，過(guò)濾精度120目（0.125 mm）。過(guò)濾精度越高，過(guò)濾效果越好。

2.3.5 濾芯的安裝

在濾芯組件的頂部設(shè)置一個(gè)螺旋壓簧，且頂蓋安裝后，使彈簧壓緊，將濾芯緊緊壓在底板上，以承受進(jìn)料時(shí)來(lái)自反應(yīng)釜的物料沖擊，不致濾芯傾斜或歪倒。這樣的安裝方式適用于0.3 MPa壓力壓送膠料的管道。

2.3.6 多釜合用提高利用率

見(jiàn)圖2，系統(tǒng)過(guò)濾器中間有2個(gè)進(jìn)料口，底下1個(gè)出料口，在腔體內(nèi)壁的進(jìn)口處設(shè)置易于操作的單向活門，使用時(shí)開(kāi)啟，不用時(shí)關(guān)閉，這樣可使多個(gè)反應(yīng)釜共用一個(gè)過(guò)濾器，通過(guò)選擇切換進(jìn)料口達(dá)到目的，提高裝置使用效率。

2.3.7 加熱媒的選擇

加熱媒的選用原則，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)可提供的便利條件，可選用電加熱、熱油、蒸汽等，一般采用與反應(yīng)釜相同的熱媒加熱。

3 結(jié)語(yǔ)

上述過(guò)濾新方法在某公司的熱熔膠粘劑生產(chǎn)線上使用已2年多，過(guò)濾能力顯著提高，過(guò)濾可靠，根絕雜質(zhì)滲濾。濾芯上的雜質(zhì)清理更簡(jiǎn)單方便，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，多個(gè)反應(yīng)釜共用一個(gè)過(guò)濾器，提高設(shè)備使用效率。

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