一种有效的热熔胶粘剂过滤新方法

摘要：介绍一种有效的热熔胶粘剂过滤的新方法。为了保证产品的质量，在230 ℃左右，对高黏度熔融胶体进行过滤，以达到去除夹杂的固体杂质颗粒、焦块和团块状凝胶目的。该方法的过滤装置采用单筒结构，多个终缩聚釜可共用一个过滤装置。在过滤装置中安装多个特殊的过滤组件，过滤物料在一定压力的推动下均由滤芯外部向其内部流动，并从滤芯下端流出进入水下切粒工序。该方法过滤效率高，胶粒质量好。对设计用于高温高黏度胶体生产的熔体过滤器具有参考价值。

关键词：高温；高黏度；胶体；过滤装置

中图分类号：TQ436+.4 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）06-0062-03

随着市场对热熔胶粘剂需求的激增，生产方式由原来的单线路、小规模、单釜、间隙式生产向多釜、半连续、连续式生产转变。这种生产方式对每一道工序都提出了明确的质量要求，浆化不完全的料液不能进入酯化工序。终缩聚后的产品不能残留团块状凝胶，更不能有固体杂质。因此，在各工序间必须安装过滤装置。目前国内热熔胶粘剂的生产中，通常是在终缩聚釜与成型设备之间安装一种特殊的熔体过滤器，在熔融胶体尚有一定的流动性时，将团块状凝胶及其他固体残留物过滤去除。这类过滤器结构有双联和单筒之分。本文介绍一种热熔胶粘剂过滤新方法及特殊的单筒过滤结构。本方法适用于中、小规模热熔胶的生产。

1 生产流程中熔体过滤器的位置

现阶段企业普遍采用的热熔胶粘剂生产工艺流程是：浆化、酯化、缩聚、成型，见图1。

由图1可见，胶体在缩聚反应釜中缩聚达到合格的分子质量后，在短时间内就要将熔融状胶体从反应釜中压出，进入成型环节，若造粒，就需配置切粒设备，这里是配置熔体泵+水下切粒机+离心干燥机。为了阻挡熔融状胶料中的杂质及凝胶团，在熔体泵前设置一个熔体过滤器。经该过滤器过滤的胶液，在经滤饼层拦截后，肉眼可见的杂质完全清除，胶液变得非常细腻，造出的胶粒饱满而晶莹剔透。

2 热熔胶粘剂熔体过滤器设计

2.1 熔体过滤器设计依据

1）熔体过滤器在化工领域有着广泛的应用，它既有普通过滤装置的特征，又有其自身的特殊性。由化工工艺设计[1]知，在恒压下进行过滤试验，通过测出不同过滤时间τ及相应的滤液累计量q，可作图求得过滤常数，从而得到该产品在某条件下的过滤方程，即滤液累计量与过滤时间的关系。通过采用已有的生产数据计算某种热熔胶LQA过滤常数，并得到其过滤方程见式（1）：

（q+2.665）2=0.0227（τ+706.9） （1）

2）从过滤基本方程可知[2]，在滤液通过滤饼层的流动是层流情况下，过滤速率与过滤介质阻力、滤液黏度成反比。Ruth[3]和Lewis[4]告诉我们：滤饼阻力Rc （l/m）与单位过滤面积堆积的滤饼固定质量W（kg/m2）或滤饼厚度L（m）成正比。本熔体过滤器也遵循该过滤基本方程。也就是说，随着滤芯上附着的残余物在其表层粘结增多、变厚，过滤器的阻力随之增大，出料速度减缓，从而延长出料时间，还影响产品质量。因此，在设计过滤器结构时，要考虑适当的压力、过滤面积和过滤介质阻力。将过滤器置于熔体泵前，再经熔体泵加压，给后序的水下切粒成型提供稳定的熔体胶料流量，可以弥补熔体流量的波动变化，从而保证成型产品的颗粒大小均匀，形状圆滑。

2.2 热熔胶粘剂熔体过滤器结构设计需考虑的几个重要因素

本熔体过滤器主要由滤芯腔、滤芯和热媒夹套组成。其工作能力不仅与滤芯腔的容积、滤芯的结构和数量有关，也跟物料的流程和黏度等流动特性有关[5]。因此，在熔体过滤器结构设计时需考虑以下因素。

1）滤芯腔的结构取决于滤芯的结构、数量及滤芯的布置。合理的滤芯结构、数量及布置可使过滤器结构紧凑，被过滤物质在过滤器内停留时间最短[6]。

2）熔体过滤器的流程。熔体过滤器在结构上必须保证流道畅通，使胶体的流动无局部滞留现象[7]。

3）该管道过滤器是一个压力容器，流体的流动依靠缩聚釜内氮气压力推动，应密封性良好。

4）热媒夹套用于容纳热媒，为保证聚酯胶料在过滤器腔内不会因温度下降而黏度增大，需对整个过滤系统加热保温。

2.3 热熔胶熔体管道过滤器设计

2.3.1 过滤器的结构[8]

由于前道工序反应釜是间隙出料，可以将过滤器设计成单筒形结构，过滤器的结构如图2。顶部法兰1可拆卸，以便滤芯的安装、清理。上左侧面是热油出口2。中间有2个物料进口3、4，分别可与不同的反应釜连接，进口处有单向阀门，可选择1个进口进料，另一个关闭。下面是出料口5，右下侧是热油进口6。

2.3.2 创新的过滤流程

在热熔胶粘剂生产中，常见的熔体过滤器，其过滤流程通常是熔融的胶料由滤芯内透过滤饼层向外流动，称为顺流。其缺点是杂质留在滤芯内，不仅容纳杂质的空间受到滤芯结构限制，而且杂质镶嵌在过滤介质上，清除比较困难，滤芯的使用寿命较短。本过滤器的过滤流程完全相反，通过改变滤芯腔及滤芯组件的结构，使胶料自滤芯外面透过过滤介质进入滤芯内壁，向下流动经底部流出，见图3，称为逆流。其优点是使截留物被挡在滤芯外表，容杂能力与滤芯本身结构无关，滤芯内壁也不会有杂质残留，不仅使滤芯的清理变得容易简单，而且延长了滤芯使用寿命。

2.3.3 滤芯的布置

在滤芯腔内有一块安装底板，形状如图4。根据设计所需要的滤芯数量，在底板上加工相应的安装孔，安装孔间距相等。根据设计计算及生产经验，黏度范围（400～80 000）mPa·s/220 ℃的某热熔胶粘剂，处理量2 000 L需要5个滤芯，则在底板上加工5个安装孔，孔中心分别在一个正5边形的顶点上。滤筒骨架见图4。这种布置可以使熔融状胶体较均匀地分布到各个滤芯，使每个滤芯的荷载基本相同。

2.3.4 滤芯的结构

滤芯采用不锈钢圆筒式结构，在保证不锈钢圆筒骨架刚度的前提下，使其透过面积最大化。在不锈钢圆筒内径相同条件下，开孔形状如图4的腰形孔与圆孔比较，前者的透过面积是后者的1.49倍，阻力随之降低，效率提高。

用多孔的不锈钢圆筒外裹不锈钢编织网组成滤芯单元，过滤精度120目（0.125 mm）。过滤精度越高，过滤效果越好。

2.3.5 滤芯的安装

在滤芯组件的顶部设置一个螺旋压簧，且顶盖安装后，使弹簧压紧，将滤芯紧紧压在底板上，以承受进料时来自反应釜的物料冲击，不致滤芯倾斜或歪倒。这样的安装方式适用于0.3 MPa压力压送胶料的管道。

2.3.6 多釜合用提高利用率

见图2，系统过滤器中间有2个进料口，底下1个出料口，在腔体内壁的进口处设置易于操作的单向活门，使用时开启，不用时关闭，这样可使多个反应釜共用一个过滤器，通过选择切换进料口达到目的，提高装置使用效率。

2.3.7 加热媒的选择

加热媒的选用原则，综合考虑现场可提供的便利条件，可选用电加热、热油、蒸汽等，一般采用与反应釜相同的热媒加热。

3 结语

上述过滤新方法在某公司的热熔胶粘剂生产线上使用已2年多，过滤能力显著提高，过滤可靠，根绝杂质渗滤。滤芯上的杂质清理更简单方便，降低劳动强度。另外，多个反应釜共用一个过滤器，提高设备使用效率。

参考文献

[1]吴德荣主编.化工工艺设计手册（上册）[M].第4版.北京：化学工业出版社，2009：546-549.

[2]余国琮主编.化工机械工程手册（中卷）[M].北京：化学工业出版社，2002：77-78.

[3]RuthBF，etal.Ind.Eng.Chem.1933，25：135；1935，27：708，806；1946，36：564.

[4]Walker W H，Lewis W K，et al.The Principles of Chemical Engineering[M].3rd.McGraw Hill，1937.

[5]Tao Li.Flow simulation of polymer filtration system.Polymer Filtration International Symposium，UMIST，Manchester UK，1995.11.

[6]赵明娟，许建明.熔体过滤器过滤材料的选择和过滤单元的设计[J].合成纤维工业，2000，23（2）：53-55.

[7]刘国龙，黄永灼，黎勇.熔体过滤器的压差分析及滤材的酸洗[J].过滤与分离，2000，10（4）：36-37.

[8]张建，叶仁民，蔡真.胶料管道过滤器：中国专利，ZL201020113772.3[P].2010-11-17.