1 引言 

        過濾是將體積大小不同的物質(zhì)以物理方式加以區(qū)分 、 分離的過程 。 過濾技術(shù)在涂裝生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 。 油漆噴涂、粉末噴涂、電泳、電鍍等涂裝方式都與過濾裝置密不可分，過濾技術(shù)對涂裝質(zhì)量、環(huán)境保護、成本節(jié)約、勞動保護等具有重要意義。 按照過濾物顆粒的近似大小從以下幾個方面加以闡述，以期做全盤了解，讓過濾技術(shù)更好地為涂裝行業(yè)服務(wù)。

2 車間空氣的凈化 

對外觀要求較高的涂裝，如汽車 、 手機及筆記本電腦等，為保證涂裝車間空氣的潔凈，減少空氣中的漂浮物（主要是毛絮 、 塵粒）造成表面顆粒的缺陷，需安裝車間空氣凈化裝置 。 

2.1 粉末涂裝車間 

        粉末涂料中 70 μ m 以上的顆粒約占總量的 5% ，有些顆?？梢赃_到 100 μ m ，但這些顆粒熔化 、 流平后可以成為涂層的組成部分，即大顆粒的粉末成分僅造成涂裝工件表面的橘皮現(xiàn)象，而不會造成顆粒缺陷 。 空氣中的塵埃直徑在 1 ~ 500 μ m 之間 。 直徑在 35 μ m 以下的塵埃，不會對粉末涂裝造成顆粒缺陷，甚至可以作為粉末的填料存在 。 粒徑在 35 μ m 以上的高溫（ 180 ~ 200 ℃ ）不熔化塵埃會產(chǎn)生顆粒缺陷 。 但在靜止的空氣中，大顆粒粉塵（如 500 μ m 以上）由于重力作用，會發(fā)生沉降落于平面上，僅在大風天氣下大粒徑粉塵才會影響粉末涂裝 。 粉末涂裝中，對車間塵埃的過濾達到 35 μ m 精度即可滿足要求，精度越高越好 。 所以解決粉末涂裝顆粒狀缺陷的重點不在空氣，而在其它途徑引入的雜質(zhì) 。 就粉末涂裝而言，對外觀影響較大的是毛絮類物質(zhì) 。 原因是毛絮類物質(zhì)質(zhì)量輕 、 易流動 。 空氣中飄浮的毛絮單絲直徑很小，但其長度可以達到數(shù)毫米，其影響決定于它的卷曲直徑和在涂層上的暴露長度 。 卷曲造成表面顆粒集中出現(xiàn)；暴露的纖維會吸附超細粉末而變得粗大，烘烤固化后顯示出較大的顆粒 。 所以對粉末涂裝車間的凈化主要以過濾毛絮為主 。 因濾材的阻攔作用，并考慮對塵粒和毛絮的共同清潔，經(jīng)過 5 μ m 以下的初效過濾，車間空氣能滿足粉末噴涂的需要 。 有些粉末涂裝對固化爐進行一定的過濾，或在強制循環(huán)的空氣通道加裝過濾設(shè)施，可以將因冷空氣的補充帶入的毛絮 、 顆粒進行凈化，防止這些雜物隨熱風氣流黏附到工件上 。 

2.2 油漆噴涂車間 

        油漆的噴涂厚度在 20 μ m 左右才能保證遮蓋底層又不產(chǎn)生流掛缺陷 。 涂層表面多為高光澤效果，由于涂層的鏡像和映射效果，往往會加重表面缺陷的顯示程度，所以油漆涂裝車間的過濾要求要比粉末涂裝高些，采用中效 、 高中效過濾可以滿足要求 。 無論粉末還是油漆，表面有美術(shù)型花紋的涂裝 、 低光澤效果的涂裝對表面缺陷具有掩飾作用，對空氣的過濾要求可以低一些 。 常溫固化油漆的干燥成膜空間為車間或開闊地，加溫固化油漆的干燥成膜空間為烘箱，這些區(qū)域的空氣同樣需要凈化處理以防顆粒物的黏附 。 

3 槽液的凈化 

3.1 粉末涂裝前處理槽液的凈化 
3.1.1 顆粒物與毛絮狀物質(zhì)的凈化 
        粉末涂裝前處理主要包括脫脂 、 水洗 、 表面調(diào)整 、 磷化等 。 對自動噴淋生產(chǎn)線的槽液凈化顯得尤為重要 。 對脫脂槽的凈化，主要是考慮槽液原料中的雜物；工件加工 、 運輸 、 存放造成的鐵屑 、 毛絮 、 灰塵等；工裝掛具的鐵銹 、 漆渣等；以及工件返工中的顆粒物等 。 槽液的凈化不直接對工件的處理質(zhì)量產(chǎn)生影響，而是通過保證噴淋系統(tǒng)噴嘴的通透來保證清洗效果從而保證磷化效果 。 使用孔徑為 2 mm 左右的不銹鋼絲網(wǎng)即可對脫脂槽進行過濾處理 。 盡管經(jīng)過過濾，但小顆粒不溶物的通過不可避免，長期在管道內(nèi)壁的積累同樣會堵塞管道 。 所以定期檢查噴淋系統(tǒng) 、 更換堵塞的噴嘴 、 清理各段管道也必不可少 。 對磷化槽的過濾需要更細的孔徑 。 除渣效果也是通過保證噴淋系統(tǒng)的通透來保證磷化效果 。 經(jīng)過脫脂及水洗過程，工件及掛具上的雜物已經(jīng)被沖洗干凈，磷化槽液中的顆粒物基本就是磷化渣，其顆粒直徑在數(shù)十微米以下，選擇合適的過濾裝置 ———板框壓濾機可以連續(xù)不停機地處理槽液，防止噴嘴堵塞 。 同時板框壓濾機產(chǎn)生干渣，可減少含磷化液漿渣的環(huán)境污染 。 目前多用沉降塔的方式沉淀磷化渣，需要停產(chǎn)進行 。 沉降的方法，不能保證噴淋系統(tǒng)的堵塞，清理管道系統(tǒng)的周期要短些 。 
3.1.2 槽液中防銹油的凈化 
        一般在粉末涂裝和油漆涂裝中噴淋式前處理脫脂槽中的乳化狀態(tài)的油對涂裝影響不大，定期撇出可以保持脫脂液的脫脂效果和延長脫脂液的使用壽命 。 汽車涂裝時前處理脫脂后要經(jīng)過電泳涂漆，為防止電泳槽漆液的污染，需將脫脂液中的含油量控制在 5 g /L 以下，若超過則要將槽液更新 。 為延長槽液的更新周期，采用油水分離裝置，除去脫脂液中的油污 。 比重式油水分離器也可以用，但是效果不是很好 。 如果要想達到理想的效果，可以用膜分離來除油（一種利用超濾技術(shù)對脫脂槽液進行油水分離 、 循環(huán)使用的專利方法，申請?zhí)枮?02152317.7 ） 。 選擇一定規(guī)格的超濾膜，使槽液中油污乳化部分基于油滴的大小而截留 。 裝置還有一個用來清洗超濾膜的清洗槽，該裝置具有節(jié)能 、節(jié)水 、 凈化工作環(huán)境 、 油水分離率高等特點 。 槽液更新周期達 3 個月以上 。 裝置中的膜即為一種精密過濾材料，在后續(xù)超濾膜一節(jié)中詳細介紹 。 
3.2 電鍍槽液的凈化 
電鍍層的厚度為 10 ～ 30 μ m ，與油漆厚度相似，電鍍槽液中不溶顆粒會影響鍍層性能 。 市場上有很多過濾鍍液的過濾設(shè)備，根據(jù)過濾精度不同，其過濾材質(zhì)為 PP 棉濾芯或 PP 微孔濾膜 。 后者由高分子材料配合特殊工藝加工而成，化學性能優(yōu)良，耐酸 、 耐溶劑，可在電鍍液中使用，其過濾精度為 0.22 ～ 20. 00 μ m ，經(jīng)過濾的鍍液獲得的鍍層質(zhì)量良好 。  
 
4 粉末的篩分 、 凈化處理 
4.1 篩分用于粉末制造過程  
       粉末制造的篩網(wǎng)為 160 ～ 180 目，孔徑在 8 0 ～ 10 0 μ m 之間 。 粉末粒徑在 20 ～ 60 μ m 之間的約占到 80% 以上 。 有條件的生產(chǎn)廠家可以定期檢測粒度分布，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，以幫助研究粉末性能與粒徑的關(guān)系 。 使用旋轉(zhuǎn)篩時應(yīng)注意篩網(wǎng)孔徑的選擇，可根據(jù)粉末的表現(xiàn)掌握，以免粉末過細造成流化不佳 、 上粉率低，粉末過粗則橘皮重或噴涂過程落粉多 。 生產(chǎn)中使用標準篩檢驗粉末粒徑，防止因篩網(wǎng)破損造成不合格的粉末 。 
4.2 篩分用于粉末顆粒的檢驗 
粒度分布儀是檢驗粉末粒徑的最好儀器，但因儀器昂貴 、 操作繁瑣不便用于生產(chǎn)時的常規(guī)檢驗 。 使用標準篩簡單直觀 。 標準篩可以作為粉末生產(chǎn)和應(yīng)用的日常檢驗工具，從某種程度上講是必不可少的 。 通過使用一系列標準篩進行檢驗，可以知道粉末的粒徑，對粉末的上粉率 、 表面橘皮效果 、粉末的流化等可以大致了解；標準篩還可以檢驗粉末中是否有粉團 、 雜質(zhì) 、 毛絮等，當產(chǎn)品外觀有較多的顆粒時，可以用標準篩過濾使用的粉末，以判定粉末是否合格 。 粉末涂裝使用的一套標準篩，篩孔孔徑大小在 80 ～ 160 目，非常有用 。 
4.3 篩分用于粉末使用時的雜質(zhì)過濾 
        大多噴粉設(shè)備都自帶粉末的凈化裝置 。 如諾信噴粉設(shè)備的旋轉(zhuǎn)篩 、 瓦格納噴粉設(shè)備的振動篩 、 大多國產(chǎn)設(shè)備的蝶式振動篩等都具有過濾的特性：將大于粉末的顆粒物過濾除去，并對疏松的粉末結(jié)團進行破碎，這樣可以減少不熔性物質(zhì)產(chǎn)生的顆粒，減少粉末結(jié)團產(chǎn)生的粉包 、 色斑等缺陷 。 作為粉末凈化的篩網(wǎng)可以選擇 80 ～ 120 目，孔徑在 1 2 5 ～ 2 00 μ m 之間，粉末可以快速通過，不至于影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量 。 對眾多小規(guī)模應(yīng)用廠家，粉末的凈化主要使用工業(yè)振動篩甚至簡易的篩子進行，用來處理回收粉末并再利用，缺點是效率低，造成的粉塵污染大，對操作者的健康影響大 。 過濾時，粉末中的毛絮狀物質(zhì)難以被過濾，用于噴涂后仍然出現(xiàn)很多雜質(zhì)，仔細觀察可見毛絮的特征 。所以，過濾的粉末應(yīng)用于非重要外觀件或用于噴涂底層 。 減輕毛絮缺陷影響的方法是凈化噴涂車間空氣，粉末回收時使用內(nèi)循環(huán)的方式減少外部空氣的吸入以免毛絮在濾芯上的富集，粉末噴涂時使用能及時等比例混合回收粉末的噴粉設(shè)備等 。 
5 涂裝生產(chǎn)中壓縮空氣的凈化  
        壓縮空氣的生產(chǎn)和凈化使用更多的是過濾裝置 。 首先，進入空壓機的空氣，先經(jīng)過空氣濾清器濾除空氣中的塵粒 、 毛絮等粗大顆粒，用以保護壓縮機中的潤滑油，延長潤滑油的使用壽命，減少空壓機螺桿的磨損 。 其次，壓縮空氣導出前，先經(jīng)過空壓機中的油氣分離器，將潤滑油與空氣分離，以防止壓縮空氣帶有油氣，影響涂裝外觀質(zhì)量 。 為了更好地凈化壓縮空氣，一系列的過濾器 、 冷凍設(shè)備 、 吸附干燥設(shè)備 、 活性炭過濾設(shè)備被安排在氣體通路中 。 過濾器雖名稱不同，其原理均是利用篩分原理：接近空氣粒徑的物質(zhì)放行通過，大于空氣粒徑的雜質(zhì) 、 油氣被阻隔除去 。 濾芯過濾有初級過濾（用于除去壓縮空氣中的液態(tài)油 、 水和固體顆粒） 、 精細過濾（濾除 1 μ m 以上的顆粒） 、 超精細過濾（主要用于濾除氣態(tài)的油氣，過濾精度 0.01 μ m ） 、 活性炭過濾（利用吸附原理和篩分原理過濾氣體分子） 。 使用中，前置的過濾器對后置的過濾器具有保護作用，可以延長后置的更精細過濾器的壽命，應(yīng)按照一定的順序安裝，詳見表 1 。 
表1 各種壓縮空氣凈化過濾器性能及應(yīng)用場合 

 
        空氣的凈化除過濾凈化雜質(zhì) 、 液態(tài)水 、 油及氣體分子外，對氣態(tài)水的處理采用冷凍干燥設(shè)備或吸附式干燥設(shè)備 。 因水汽的相對分子質(zhì)量小，分子直徑接近空氣，靠過濾的方式不能除去；采用冷凍的方式，依靠水分子氫鍵的特性，使水汽凝結(jié)成液態(tài)除去；吸附式干燥機同樣依靠氫鍵的強極性特點，使水分子吸附到多孔的高比表面的干燥劑（ Al 2 O 3 ）表面，在解吸過程中利用加熱使之成為蒸汽除去（有熱再生）或利用干燥空氣除去（無熱再生） 。 由于吸附式干燥的特點，吸附劑對極性的水分子吸附性強，對極性較低的油氣分子很少吸附，所以，吸附式干燥機的除油效果較冷凍式低（后者的處理效果與沸點有關(guān)），基本上不能除去壓縮空氣中的油氣 。 噴涂液態(tài)油漆，壓縮空氣中的油 、 水都有影響，需要高精度的除油除水裝置；壓縮空氣中的水對粉末涂裝的影響要小于油的影響，所以對粉末涂裝而言應(yīng)著重于油的去除，至少要使用精度為 0.01 μ m 的超精密過濾器，一般已經(jīng)夠用 。 必要時可加裝活性炭過濾，過濾精度可以達到最小粒徑 4 nm ，幾乎可以阻隔所有的油氣分子 。 活性炭的孔隙大小從不到 1 nm 直至 10 000 nm 以上，按其孔隙大小可分為大孔 、 過渡孔和微孔，其大小范圍如下：大孔：半徑為 100 ~ 2 000 nm ；過渡孔：半徑為 2 ~100 nm ；微孔：半徑為 2 nm 以下 ?；钚蕴恐锌紫兜拇笮ξ劫|(zhì)有選擇吸附的作用，這是由于大分子不能進入孔隙比它小的活性炭孔徑內(nèi) 。 總之，作為涂裝的動力及分散介質(zhì)，壓縮空氣應(yīng)當 __ 作為一種涂裝的原料進行質(zhì)量管理，這是涂裝技術(shù)及生產(chǎn)管理者應(yīng)提高的認識 。 因為壓縮空氣無法看見的特點，對壓縮空氣的管理更多體現(xiàn)在空壓機及空氣凈化系統(tǒng)的管理，出現(xiàn)質(zhì)量問題也需要考慮壓縮空氣的因素 。 
6 過濾在環(huán)境保護和涂裝勞動保護中的應(yīng)用 
6.1 砂濾 
        為減少涂裝前處理廢水對環(huán)境的污染，需將廢水中的固體懸浮物 、 溶解油脂 、 磷酸鹽 、 酸 、 堿 、重金屬離子等除去后再排放 。 處理方法可在廢水中加入無機絮凝劑 、 有機絮凝劑等，然后進行砂濾 。 無機絮凝劑主要是增加混凝固體的碰撞，使其水解產(chǎn)物附聚 、 架橋絮凝形成可沉降的或可過濾的絮凝物 。 常用的有鋁鹽 、 鐵鹽和氯化鈣等，如硫酸鋁鉀（明礬） 、 氯化鋁 、 硫酸鐵 、 氯化鐵；還有無機高分子絮凝劑，如聚合氯化鋁 、 聚合硫酸鋁 、 活性硅土等 。 它們的工業(yè)制品有多種規(guī)格，一般在水處理中投加鋁鹽絮凝劑 10 -3 ~ 10 -5 mol/L 即可 。 有機絮凝劑是能產(chǎn)生絮凝作用的天然或人工合成的有機分子物質(zhì) 。 天然產(chǎn)物為蛋白質(zhì)或多糖類化合物，如淀粉 、 蛋白質(zhì) 、 動物膠 、 藻朊酸鈉 、 羧甲基纖維素鈉等；合成產(chǎn)品有聚丙烯酰胺 、 聚丙烯酸鈉 、 聚乙烯吡啶鹽 、聚乙烯亞胺等 。 這類絮凝劑（混凝劑）都是水溶性線型高分子物質(zhì)，在水中大部分可電離為高分子電解質(zhì)，其鏈狀分子可以產(chǎn)生黏結(jié)架橋作用 。 由于高分子混凝劑價格較高，常用于一些特殊用途，如高濃度 、 高濁度 、 高色度及特殊臭味的廢水處理中 。 絮凝過程都是微小的膠體顆粒和懸浮物顆粒在膠體物質(zhì)或者電解質(zhì)的作用下，中和顆粒表面電荷，降低或消除顆粒之間的排斥力，使顆粒結(jié)合在一起，體積不斷變大，當顆粒聚集使體積達到一定程度時（粒徑大約為 0.01 cm ），便從水中分離出來 。 顆粒還會團聚成大尺寸（數(shù)厘米）的絮狀沉淀，易于進行后續(xù)的過濾，經(jīng)填充有砂子的濾罐后達到分離效果 。 選用顆粒直徑在 2 ~ 5 mm 之間的砂子 。 定期對砂濾罐中的砂子過篩，除去沉淀，重新使用 。 砂濾的特點是結(jié)構(gòu)簡單 、 造價低廉 、 易于維護 。 
6.2 板框壓濾機 
        板框壓濾機可連續(xù)過濾分離液體中的固體不溶物顆粒，不影響溶液的使用 。 用板框壓濾機可以保持脫脂液和磷化液中顆粒的低濃度，延長溶液壽命，延長噴淋系統(tǒng)的清理周期 。 板框壓濾機的特點是可以連續(xù)清理溶液，產(chǎn)出不含水的廢渣，脫脂槽和磷化槽可以長期不倒槽，減少溶液的浪費 。 
6.3 勞動保護  
        涂裝生產(chǎn)中的勞動保護是防止職業(yè)危害的有效手段 。 在油漆涂裝場合有刺激性的氣體（溶劑） 、 粉末涂裝中的粉塵 、 各種溶液處理的酸霧堿霧 、 反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（如 NOx ）等 。 
6.3.1 防毒面具 
        防毒面具是過濾揮發(fā)性溶劑的有效勞保用品 。 利用活性炭的過濾和吸附作用阻隔氣體分子 。 但活性炭的孔隙易被油漆固溶物堵塞造成呼吸阻力升高而失效，延長其使用壽命的方法是在活性炭濾罐外側(cè)加裝一片濾紙，并需及時更換濾紙以保護活性炭 。 有些工廠為降低成本只使用濾紙，在噴漆場合是基本沒有防護效果的 。 此外及時更換濾罐，以免飽和的濾料成為刺激性氣體的 “ 小倉庫 ”。

6.3.2 口罩 

        口罩是最簡單低值的用品，用于阻斷粉塵 、 非刺激性氣體 、 細菌病毒等，防護顆粒的粒徑在 10 μ m 以上，對油漆涂裝的溶劑 、 反應(yīng)產(chǎn)生的氣體幾乎不起阻隔作用 。 口罩用于粉末涂裝的防護基本滿足需要，但具有呼吸阻力大 、 不能完全貼緊面部出現(xiàn)漏孔 、 夏季難于使用等缺點 。 
6.3.3 全防護的面罩  
        使用涂裝現(xiàn)場的壓縮空氣，經(jīng)超精密濾油裝置濾除油氣，再經(jīng)過活性炭過濾和吸附進一步除去油霧氣味作為呼吸用氣，甚至可以經(jīng)過加濕組件使呼吸空氣更加完美，通過面罩內(nèi)的輕微正壓供呼吸使用，排出的氣體帶走呼吸產(chǎn)物 。 該呼吸保護系統(tǒng)將徹底改善涂裝操作工的呼吸環(huán)境，其呼吸空氣甚至好于一般的城市環(huán)境，是杜絕涂裝職業(yè)病最好的解決方案 。 

7 篩分用于涂料的回收

7.1 濾芯 ——— 粉末的回收利用
        粉末涂裝是具有發(fā)展前途的涂裝類型，其特點是 100% 固體 、 可連續(xù)自動生產(chǎn) 、 一次厚膜噴涂 、低 VOC 排放等 。 回收效果好的設(shè)備，涂裝過程幾乎可以 100% 利用涂料 。 粉末涂料的回收利用使用濾芯完成，也有使用旋風裝置的，其終極過濾使用濾芯或板式過濾器 。 以濾芯為主的回收裝置，濾芯精度大約在 10 μ m ，而粉末涂料低于 10 μ m 的顆粒約占 1.3% 。 終極過濾的精度約為 3 μ m ，經(jīng)終極過濾后的粉末符合衛(wèi)生要求，可以直接排放到涂裝車間，以內(nèi)循環(huán)的方式流動 。 粉末回收遵循 “ 五位一體 ” 的原則，即減小開口面積，增大濾芯（及終極過濾器）通風面積 、 增大風機風量 、減少過噴粉量 、 加強噴涂車間空氣流動管理等 。 詳細內(nèi)容請參考文獻 [2] 。 
7.2 超濾 ——— 電泳漆的回收利用 
        電泳是涂裝中具有發(fā)展前途的技術(shù)，因其具有低 VOC 排放 、 高固含量 、 自動化生產(chǎn) 、 處理工件不存在死角等特點，使之廣泛應(yīng)用于汽車涂裝 、 各種精細工件或具有復雜形狀的工件的底漆涂裝 。電泳漆的回收要使用超濾裝置 。 超濾是一種膜分離技術(shù) 。 在外界推動力（壓力）的作用下，超濾膜截留水中的膠體 、 顆粒和相對分子質(zhì)量較高的物質(zhì)，而水和小的溶質(zhì)離子透過超濾膜而分離 。 當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時，水分子和相對分子質(zhì)量小于 300 ~ 500 的溶質(zhì)透過膜，而大于膜孔的微粒 、 大分子等由于篩分作用被截留，從而使水得到凈化 。 超濾裝置過濾精度在 0.005 ~ 0.01 μ m 范圍內(nèi)，可有效去除水中的微粒 、 膠體 、 細菌墊層及高分子有機物質(zhì) 。 在電泳涂裝中，電泳后用純水洗去表面的電泳漆，經(jīng)超濾裝置后，濃縮液回到電泳槽中繼續(xù)使用，純水用于清洗或排放，從而減少電泳漆流失造成的成本升高和環(huán)境污染 。 超濾裝置是涂裝中過濾精度較高的級別，屬于分子級的過濾 。 

8 結(jié)語  
        通過以上幾個方面的論述可知，過濾與篩分是與涂裝緊密聯(lián)系的一項技術(shù) 。 將最新的過濾與篩分技術(shù)引進到涂裝行業(yè)，必定為涂裝質(zhì)量 、 成本 、 環(huán)保和勞動保護產(chǎn)生積極影響，與過濾與篩分專業(yè)廠家的交流將開闊分析問題 、 解決問題的思路，為涂裝創(chuàng)新帶來靈感 。 過濾原理簡單，效果直觀，用好這一簡單的技術(shù)對涂裝生產(chǎn)具有積極地推動作用 。