摘 要:与常用的板框过滤器相比,CUNO 过滤器具有操作方便、占用空间小、过滤效率高等特点。介绍了该过滤器的结构及其工作原理。比较了过滤器的不同过滤芯的过滤效率。讨论了CUNO 过滤器在涂料、磁性记录介质、化妆品中的应用。
关键词:板框过滤器;CUNO 过滤器;过滤效率
涂料、磁性记录介质以及化妆品等离不开搅拌器、研磨机、真空设备等,过滤器是另一类重要设备。采用CUNO 过滤器,可提高产品的质量。
1 CUNO 过滤器结构
随着国民经济发展,对涂料装饰性的要求在不断提高。采用更有效的过滤器使涂料细度达到某一设定的范围内,才会使其在同等施工条件下,涂膜厚度一致。
CUNO 过滤器实际上是板框过滤器演变而来的,但与板框过滤器或其他无隔板过滤器不同。该过滤器采用不锈钢材料,上盖与下盖采用锁扣连接,螺丝与螺母采用弹性密封圈使上、下盖密封,过滤筒内装有4 个过滤芯。CUNO 过滤器结构图如图1 所示。
物料经过搅拌器、研磨机研磨后形成的流体进入CUNO 过滤筒,通过滤芯过滤,然后经由过滤筒下部滤出。按工艺要求,如采用25 μm 的过滤芯进行过滤,则大于25μm 的粒子截留在过滤芯,小于25μm的粒子通过滤芯滤出。
2 CUNO 过滤器过滤效果
在实际生产中,选定特定额定值(如25μm) 过滤芯,与板框过滤器的过滤效果比较,在同等的浆料和输入动力下,CUNO 过滤器的滤出速度及效果均优于板框式过滤器。在CUNO 过滤筒内放置不同类型过滤芯(折褶式、卷绕式、高密度玻璃纤维过滤芯) ,与采用同一尺寸过滤布的框式过滤器比较过滤效果,如图2。
过滤器的基本原理是采用机械捕获以及表面吸附捕获2 种,机械捕获主要取决滤筛和颗粒聚结程度。在实际生产中一般要求过滤效果好,过滤的速度也尽量提高,以满足下一工序连续进行。为此,在涂料和磁性记录介质生产中,前阶段白填料应相当注意填料颗粒的聚结现象。
3 CUNO 过滤器内压力分析
CUNO 过滤器上盖顶孔装有一只压力表(一般为防腐抗压型) ,实际生产的额定压力为784 kPa。当过滤器内压力表已达到额定压力784 kPa 时,应停止过滤,重新更换新过滤芯。过滤速度是CUNO 过滤器的重要参数之一,但浆料中的粒子间距离及直接拦截形成的滤饼,随着过滤时间延迟,滤出量下降,外部进料不能滤出而产生过滤器压力渐升现象。
浆料不同,其达到额定压力的时间也不同。水性涂料、磁性记录介质、水包油型化妆品的过滤时间与CUNO 过滤器内压力的关系曲线见图3 。
由图3 可见:浆料中的非工艺要求粒径的颗粒越多,凝聚物越多,直接地影响过滤效率,同时也间接影响过滤器内压力;浆料的粘度越大,其CUNO 过滤器的内压升高就越快,更换过滤芯的频率越快;浆料内杂质越多,过滤器内压力升高越快。
4 CUNO 过滤器的使用位置
不同浆料,要求工艺不同。含填料的水性涂料对填料的粒度要求较为严格,它先研磨(或砂磨) ,经过粒度检测,再经CUNO 过滤器过滤。磁性记录介质中的磁浆色料为Fe3O4 ,它既是色料,又是记录载体,要求过滤不能破坏磁针, 成品颗粒的粒度为1 ～5μm。为此,过滤器内一般放置磁浆,经高粘度砂磨(粘度75～135 Pa·s) 研磨,再加原溶胶液后,经过泵送入CUNO 过滤器。
水包油型或油包水型化妆品一般在原料溶化时先把油相与水相过滤,CUNO 过滤器可在极限温度100 ℃上下进行连续过滤,滤液直接进入搅拌器,加入乳化物质。
5 CUNO 过滤器过滤后的浆料特征
根据斯托克斯定律,过滤后的浆料粒子粒径γ减小,而重力加速度g 为定值,分散相P1 及分散介质P2依据其浆料配方工艺调整为最适宜的,粘度μ可以适当提高,使分散介质在浆料中的沉降速度降低。
V沉降=(2γ2g/9μ) (P1 - P2)
预混料采用高粘度砂磨或研磨分散后,再补充加入分散相,在一定搅拌速度下搅拌均匀,以达到过滤工序的最佳点。
稳定的工艺参数确定后,从过滤器的过滤时间、额定压力值(如784 kPa) 大小计算大概偏差的工艺参数。如测定出颗粒粗,则为达压力额定值。
CUNO 过滤器在过滤5～20μm 粒子时,应选择相应型号的过滤芯。可以依据粒子的粒径从大到小进行多次循环过滤。此间CUNO 过滤器可称为预过滤器,也可作为精滤过滤器,需要严格控制,尽可能满足涂料工艺指标要求。
经CUNO 过滤器过滤出的浆料性能明显提高,如涂料喷涂后的涂层的光泽、附着力等均有明显的提高。在磁性记录介质中,过滤后磁浆的矫顽力提高,并在固化后涂层的层间附着力也相应提高。
在实际生产中,CUNO 过滤器不适宜用作真空旋转过滤器或硅藻土过滤器的前级过滤,而只用于后级过滤。这是由于真空旋转过滤器或硅藻土过滤器过滤时常常漏过> 90μm 的粒子。
可以通过CUNO 过滤器的并联或串联,增加过滤面积,以更有效地捕捉或去除非工艺要求的颗粒。
6 结 语
在不考虑过滤粒子(胶乳) 、细菌,只考虑其是一种稳定流体时,CUNO 过滤器比其他过滤器操作上更简单,更换滤芯容易,只需打开上盖,拧开螺母即可更换新的过滤芯,所用时间不多,而且设备占用的空间较其他型号过滤器小得多,并可以在生产中保持浆料的连续过滤,充分地过滤出符合工艺指标的粒子。采用多级过滤循环,会获取更好的过滤效率。
实践证明,CUNO 过滤器被广泛地用于涂料及其他行业中,并为工艺上提供粒度均匀的稳定体系,提高产品的质量。
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