德國格諾斯熔體過(guò)濾器在無(wú)紡布生產(chǎn)中的應用

    欲保證無(wú)紡布生產(chǎn)中物料潔凈，方法之一是使用過(guò)濾系統。本文介紹兩款德國制造的過(guò)濾器，它們更換濾網(wǎng)時(shí)工藝不產(chǎn)生波動(dòng)，同時(shí)能直接使用回收料進(jìn)行生產(chǎn)以降低成本。

　　在紡粘法生產(chǎn)無(wú)紡布的工藝中，纖維抽絲和無(wú)紡布成布過(guò)程是合二為一的。聚合物原料經(jīng)過(guò)擠出機以熔融狀態(tài)進(jìn)入噴絲頭，再經(jīng)紡絲后直接進(jìn)入傳輸帶，終形成無(wú)紡布。

無(wú)紡布生產(chǎn)的紡粘工藝

　　切片經(jīng)過(guò)混合和喂料后，進(jìn)入擠出機，再經(jīng)過(guò)濾器，以熔體狀態(tài)進(jìn)入熔體泵。通常，過(guò)濾器中裝有過(guò)濾網(wǎng)等部件，以將熔體中的雜質(zhì)擋住，避免進(jìn)入下游設備。

　　對于過(guò)濾器而言，重要的要求是在過(guò)濾器更換濾網(wǎng)過(guò)程中，不對生產(chǎn)造成不良影響和不引起物料中斷或減少。熔體泵可增強熔體壓力，并確保熔體物料穩定輸送。

　　根據這種工藝，纖維噴絲板有不同的設計方式。通常，噴絲板系統配置了許多熔體泵，這些熔體泵需確保紡絲能順利進(jìn)行。

　　噴絲板系統設計和精密控制，可以確保通過(guò)噴絲板的熔體平穩、無(wú)波動(dòng)。另外，噴絲板中也有過(guò)濾器，以保證熔體均勻、潔凈。噴絲板的過(guò)濾器由多層織網(wǎng)組成，熔體中殘余的雜質(zhì)被其阻擋，因而過(guò)濾網(wǎng)需定期更換。

　　在更換噴絲板過(guò)濾網(wǎng)時(shí)，需停止此工位工作，有時(shí)還需停止整條生產(chǎn)線(xiàn)運行。過(guò)濾網(wǎng)越細，噴絲板的壽命也越長(cháng)。因此，噴絲板之前的過(guò)濾器應該盡可能多的除去熔體中的雜質(zhì)，以增加過(guò)濾器的使用壽命。

紡粘工藝流程

　　熔紡工藝中，將熔體直接注射到熱的高速空氣流，熔體由液態(tài)變成纖維狀，纖維的直徑為0.5~30um，通常是2~7um。纖維和熱空氣一起進(jìn)入堆積網(wǎng)，與冷空氣接觸后被冷卻、固化。

　　氣流波動(dòng)造成纖維隨意取向，而纖維取向性的隨意化正是無(wú)紡布熔紡工藝的要求，因此，可滿(mǎn)足無(wú)紡布生產(chǎn)的同質(zhì)化要求。這些不透明的無(wú)紡布具有低的撕裂強度、大的表面積和絕緣、過(guò)濾性能。

　　熔紡工藝的顯著(zhù)特點(diǎn)是熔體被加熱到較高的溫度，因此，熔體流道的設計、噴絲板內部結構和熔體流的優(yōu)化非常重要。

　　熔體流速過(guò)低或存在死角都將造成熔體熱降解，降解物料若進(jìn)入噴絲頭則會(huì )在終產(chǎn)品上形成破洞或黑塊，這樣將不得不停止整條生產(chǎn)線(xiàn)，以清潔傳輸帶。

　　工藝中，長(cháng)絲擠出后進(jìn)入冷空氣區，此時(shí)由于空氣流的變化和靜電等因素，纖維不粘在一起。

　　無(wú)紡布堆積過(guò)程發(fā)生在有孔的堆積帶，堆積帶輸送直到無(wú)紡布成卷、打包，單根長(cháng)絲的直徑為15~ 35um。與熔紡工藝類(lèi)似，纖維結構無(wú)序，但具有輕、保暖和高吸水性。與其它布料相比，無(wú)紡布具有*的單位密度/重量的抗張強度，主要應用于防水密封材料、衛生用品或土工布，如防止水土流失等。

　　“Reicofil”工藝中，空氣遍布整個(gè)織布，而在后續工序，纖維分離并通過(guò)氣旋混合。

　　蘇拉集團（Saurer）旗下紐馬格（Neumag）提供給土耳其的生產(chǎn)線(xiàn)采用ASON Spunbound 技術(shù)。由于噴絲板、注射器和堆積帶位置可變，生產(chǎn)靈活性大大增強。因此，單一一條生產(chǎn)線(xiàn)可以生產(chǎn)許多種產(chǎn)品，而且切換時(shí)間非常短。同時(shí)，也可以使用不同的原料，如復合纖維以及目前在無(wú)紡布巿場(chǎng)增長(cháng)極其迅速的聚酯材料。

無(wú)紡布生產(chǎn)中的過(guò)濾系統

　　在無(wú)紡布生產(chǎn)過(guò)程中，熔體過(guò)濾系統的作用是除去熔體中的雜質(zhì)，保護噴絲板。因為即使很小的雜質(zhì)也可能迫使更換噴絲頭，造成整條生產(chǎn)線(xiàn)停車(chē)。同時(shí)，每個(gè)纖維的斷頭都可以導致無(wú)紡布的瑕疵和不規整。另外，在纖維紡絲過(guò)程中，也要求噴絲板更換頻率低。

　　對過(guò)濾細度的要求取決于無(wú)紡布的結構和應用領(lǐng)域，對于土工布產(chǎn)品，肉眼可見(jiàn)的雜質(zhì)是允許的，而對于醫療用品，任何微小的雜質(zhì)都必須被清除。噴絲板過(guò)濾器的過(guò)濾細度由終產(chǎn)品和纖維的直徑?jīng)Q定，通常為20~75um。

　　多數情況下，更換噴絲板的過(guò)濾器只能在生產(chǎn)線(xiàn)停止階段進(jìn)行，同時(shí)通過(guò)上游熔體過(guò)濾器泄壓。通常，上游熔體過(guò)濾器的過(guò)濾細度與噴絲板過(guò)濾器的過(guò)濾細度相當或更細，以達到延長(cháng)噴絲板壽命。

　　在選擇過(guò)濾器類(lèi)型時(shí)，必須考慮過(guò)濾器對熔體特性不會(huì )造成任何影響。死角、停留時(shí)間過(guò)長(cháng)、空氣進(jìn)入過(guò)濾器或氧化的熔體都可能導致聚合物降解、改變原料特性和造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，因而必須停機清理。

　　另一方面，原材料價(jià)格和營(yíng)運成本的上升，要求必須考慮過(guò)濾系統的經(jīng)濟因素，延長(cháng)噴絲板過(guò)濾器的換網(wǎng)時(shí)間及改善產(chǎn)品質(zhì)量可以節約成本。同時(shí)，也必須考慮投資和營(yíng)運成本。

　　另外，需要著(zhù)重考慮的是能否使用回收物料，由于原料占整個(gè)生產(chǎn)成本的比重很大，使用更加便宜的回收料更能快速回收投資，通常，投資過(guò)濾器的回收期應少于12 個(gè)月。

　　無(wú)紡布生產(chǎn)要求工藝連續和壓力穩定，以確保紡絲過(guò)程連續。德國格諾斯（Gneuss）研制的過(guò)濾器，熔體流道過(guò)濾面積大，采用具有專(zhuān)/利技術(shù)的旋轉式過(guò)濾技術(shù)，過(guò)濾轉盤(pán)位于兩個(gè)模塊之間。
 

SFXmagnus技術(shù)

　　該技術(shù)的過(guò)濾盤(pán)位于過(guò)濾模塊之間，全封閉，因而可減少外界因素對熔體造成不良影響。過(guò)濾網(wǎng)以環(huán)形分布在過(guò)濾盤(pán)上，整個(gè)過(guò)濾系統依靠堅硬、平整的表面密封，無(wú)其它密封件，因而系統不易損壞。過(guò)濾盤(pán)依靠液壓驅動(dòng)，根據壓力和/或時(shí)間，每次旋轉很小的角度（ 小于8 度 ）。

　　過(guò)濾盤(pán)的每次旋轉都使得一小部分干凈的過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入熔體流道中，同時(shí)，同樣面積的臟濾網(wǎng)離開(kāi)熔體流道，因而過(guò)濾系統的有效過(guò)濾面積總是保持一致不變。

　　由于過(guò)濾盤(pán)旋轉的角度很小，在自動(dòng)臟濾網(wǎng)移出熔體流道過(guò)程中不會(huì )對生產(chǎn)造成任何不良影響。當要更換整個(gè)濾網(wǎng)時(shí)，只須打開(kāi)過(guò)濾器左側的換網(wǎng)門(mén)即可，同樣也不會(huì )對生產(chǎn)造成任何不良影響。

SFXmagnus 工作原理

　　由于采用“自動(dòng)預排”技術(shù)，即使更換濾網(wǎng)過(guò)程中帶入極少量的空氣，也可以在濾網(wǎng)進(jìn)入熔體流道前被排除，這也確保系統可迅速運轉。

　　過(guò)濾盤(pán)連續旋轉令SFXmagnus可以在短時(shí)間內提供較大的過(guò)濾面積，即使原料中雜質(zhì)較多也可處理，因此，該過(guò)濾系統可處理高比例的回收料。SFXmagnus *存在，因此，在整個(gè)過(guò)濾系統內不會(huì )有熱降解物料。

SFXmagnus 特點(diǎn)：

• 熔體和終產(chǎn)品質(zhì)量均勻、連續； 
• 全自動(dòng)操作； 
• 壓力始終穩定，即使更換過(guò)濾網(wǎng)； 
• 可應用于各種類(lèi)型和粘度的熔體； 
• 有效過(guò)濾面積可達11000cm2； 
• 系統承壓/高可達800bar，過(guò)濾細度可達3um，熔體溫度/高可達350℃； 
• 全封閉設計，100%無(wú)外界因素影響，且無(wú)需進(jìn)行濾網(wǎng)的整體清潔。

RSFgenius技術(shù)

　　格諾斯的RSFgenius過(guò)濾系統同樣適用于無(wú)紡布的生產(chǎn)，并且它與SFXmagnus相比較，具有更好的性能，特別是具有自清洗功能，能夠處理物性極其敏感和雜質(zhì)含量*的物料。

    RSFgenius的濾網(wǎng)轉盤(pán)*包覆在兩個(gè)模塊之間，轉盤(pán)內放置有環(huán)形分布的濾網(wǎng)片，側面換網(wǎng)門(mén)打開(kāi)即可更換過(guò)濾網(wǎng)，不會(huì )對正常的生產(chǎn)造成任何影響。 當過(guò)濾設備前的熔融物料壓力增加時(shí)，濾網(wǎng)轉盤(pán)會(huì )由液壓缸帶動(dòng)轉動(dòng)（每次旋轉約1°），因此保證濾網(wǎng)的有效過(guò)濾面積維持一致穩定。

　　已用過(guò)臟的濾網(wǎng)再轉入熔體流道前，可經(jīng)由專(zhuān)/利設計的逆洗系統將濾網(wǎng)清洗干凈，以利再次使用。

　　在出口模塊內裝有逆洗活塞，熔融物料在經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)后從主流道分出一股細流道，將過(guò)濾后的干凈物料導入逆洗活塞，在每次轉盤(pán)轉動(dòng)時(shí)，逆洗油壓缸會(huì )給于干凈的物料以高壓脈沖噴射，噴射緊貼濾網(wǎng)的狹窄開(kāi)口，并將原濾網(wǎng)上的臟料從背后沖洗出去。

　　逆洗料的用量可根據物料的清潔程度自由調整，大概介于產(chǎn)能的0.01~0.1%之間；而逆洗液壓缸的速度也是可調整的，如此可使逆洗料壓高于塑料從主流道通過(guò)濾網(wǎng)之壓力損失，以保證出色的濾網(wǎng)清洗過(guò)程。

　　RSFgenius 系統可在穩定的壓力下全自動(dòng)連續地運轉，連續運轉模式利用“旋轉技術(shù)”，亦即靠轉盤(pán)轉動(dòng)所實(shí)現，通過(guò)控制過(guò)濾盤(pán)的轉動(dòng)來(lái)獲得穩定的壓力。整個(gè)設備是由熔融物料的背壓或差壓來(lái)控制運轉，運轉中料壓變動(dòng)不超過(guò)±2bar，有效過(guò)濾面積及濾網(wǎng)污染程度可維持一致及穩定。

　　更換濾網(wǎng)時(shí)也不會(huì )發(fā)生壓力大幅變動(dòng)，保證了工藝一致性與穩定性，這些都是熔體、溫度與粘度變化關(guān)系中有一致穩定的剪切應力所致。尤其是采用這種旋轉技術(shù)，在換濾網(wǎng)時(shí)不會(huì )有裂解材料被導引進(jìn)入生產(chǎn)流程的主流道中。

　　該設備具整體的濾網(wǎng)自動(dòng)逆洗清洗功能，而傳統的更換濾網(wǎng)設備則需操作人員將用過(guò)一次的濾網(wǎng)從設備中取出，再放入新的濾網(wǎng)使用。

　　RSF genius 過(guò)濾系統*自動(dòng)化操作，同時(shí)，可避免在更換濾網(wǎng)過(guò)程中因操作人員的失誤造成物料污染。

　　過(guò)濾轉盤(pán)及熔融物料*密封包覆在兩個(gè)外圍本體模塊中，從而*與外界影響因素隔離，熔融物料受到持續的保護，所有與熔融物料接觸之設備組件不會(huì )與空氣中氧氣與水份接觸。

　　由于該設備采用密封設計并且流道進(jìn)行了優(yōu)化，因而所有熔融物料在整個(gè)設備中之滯留時(shí)間非常短（小于1 分鐘）。在濾網(wǎng)轉盤(pán)轉入流道前，都會(huì )經(jīng)過(guò)全新熔融物料的逆洗過(guò)程，而用來(lái)逆洗的熔融物料量很少，且轉至流道的時(shí)間一般取決于所設定的轉盤(pán)轉速，設定已經(jīng)通過(guò)實(shí)際顏色變化測試驗證過(guò)。

　　設備逆洗量可依需求與現場(chǎng)條件做調整，因此可保證濾網(wǎng)清洗過(guò)程。尤其此逆清洗步驟是實(shí)施在非常小范圍的濾網(wǎng)上（約小于1°），可保證在此小范圍內相同的逆洗流速，這就是為什麼即使濾網(wǎng)細至3μm 時(shí)，仍可確保濾網(wǎng)100%清洗干凈，并可再使用。逆洗壓力在此時(shí)被調至大于雜質(zhì)帶來(lái)的壓力。

　　由于在逆洗時(shí)，熔融物料以脈沖方式流經(jīng)小范圍濾網(wǎng)，因此逆洗時(shí)物料流失量可降至幾乎可忽略不計。在雜質(zhì)含量很高時(shí)，其流失量/高僅為產(chǎn)能之1%，大大低于普通換網(wǎng)器更換過(guò)濾網(wǎng)時(shí)物料的損失，從而使其損失量小于其它所謂逆洗過(guò)濾器的10倍以上。

　　濾網(wǎng)的使用壽命及次數取決于使用中所產(chǎn)生的疲勞應力，其中濾網(wǎng)細度及熔融物料粘度是重要決定因素。例如，20μm濾網(wǎng)可重復使用60~110 次，而其它具有逆洗功能的過(guò)濾器的濾網(wǎng)一般只能重復使用2~5 次。

　　因而濾網(wǎng)轉盤(pán)是旋轉運轉，在流道中有效過(guò)濾面積內濾網(wǎng)一直不停的變換著(zhù)，這會(huì )使累積在濾網(wǎng)上的雜質(zhì)臟餅的滯留時(shí)間變得非常短暫。相較于蠟燭型濾網(wǎng)過(guò)濾設備，其雜質(zhì)臟餅之滯留時(shí)間至少超過(guò)轉盤(pán)式的5千倍。保持短暫的雜質(zhì)臟餅滯留時(shí)間是一大優(yōu)良特性，因為臟餅長(cháng)期滯留會(huì )對熔融物料或終產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

　　由于流道的優(yōu)化設計和熔體在系統中的停留時(shí)間極短（ 少于1 分鐘 ），逆洗過(guò)程中熔體的更換都可確保整個(gè)工藝無(wú)干擾。同時(shí)，逆洗過(guò)程也可防止在更換濾網(wǎng)后，空氣進(jìn)入過(guò)濾系統。

其它類(lèi)型的熔體過(guò)濾器

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，應用了許多其它不同種類(lèi)的過(guò)濾器，但它們多數不能確保系統的壓力穩定和工藝連續。

　　常見(jiàn)的過(guò)濾器有燭式過(guò)濾器、雙柱塞式過(guò)濾器和滑板式過(guò)濾器，這些過(guò)濾器的有效過(guò)濾面積會(huì )在生產(chǎn)進(jìn)行及更換濾網(wǎng)工程時(shí)改變，造成無(wú)紡布生產(chǎn)的波動(dòng)。同樣，固定的過(guò)濾器也難以確保工藝連續和壓力穩定。

　　多數情況下，熔體流道的設計會(huì )采取折中的方式，因此，在選擇過(guò)濾器時(shí)，應仔細考慮存在的死角對生產(chǎn)可能造成的干擾。

　　燭式過(guò)濾器具有很大的過(guò)濾面積，因而不需要頻繁更換濾網(wǎng)，減少了更換濾網(wǎng)的次數。但這也造成了熔體在過(guò)濾系統中殘留量大，停留時(shí)間長(cháng)。

　　同時(shí)，燭式過(guò)濾器所需空間也較大，更換濾網(wǎng)也是艱苦和危險的工作，需要技術(shù)熟練的工人進(jìn)行，濾網(wǎng)雖然可以多次重復使用，但為了確保清洗后的過(guò)濾網(wǎng)品質(zhì)合格，須使用復雜、昂貴的清洗設備。

　　雙柱塞式過(guò)濾器有多種設計，但都有一個(gè)通病，即過(guò)濾系統中存在死角，因而在柱塞表面易產(chǎn)生降解物料，使得生產(chǎn)中或更換濾網(wǎng)后，產(chǎn)品中有焦料或黑點(diǎn)。另外，由于有效過(guò)濾面積的變化可引起壓力波動(dòng)。

　　對于具有反清洗功能的雙柱塞過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，反清洗過(guò)程無(wú)法真正將濾網(wǎng)清洗干凈，也在一定程度上增加了操作成本。

直接使用回收料

　　由于原材料價(jià)格的上升，直接使用部分或全部回收料進(jìn)行生產(chǎn)是十分重要的。為了確?；厥樟仙a(chǎn)的終產(chǎn)品質(zhì)量與全新料生產(chǎn)的終產(chǎn)品質(zhì)量一致，過(guò)濾器起到至關(guān)重要的作用。

　　此時(shí)，過(guò)濾器的細度應比噴絲板過(guò)濾器的細度還要細，以確保更換噴絲板過(guò)濾器的頻率極低，不會(huì )對生產(chǎn)造成中斷或干擾。

　　另外，無(wú)紡布生產(chǎn)中物料堆積量很大，只有采用全自動(dòng)、壓力穩定的過(guò)濾系統才能降低生產(chǎn)成本。SFXmagnus 和RSFgenius 旋轉式過(guò)濾系統的設計，便是要確保生產(chǎn)連續。