全自動(dòng)熔體過(guò)濾器在片材和薄膜生產(chǎn)工藝中的應用

 1.簡(jiǎn)介

在日益嚴峻的世界市場(chǎng)上，持續的高質(zhì)量和經(jīng)濟生產(chǎn)日益成為重要的生存標準。包裝行業(yè)尤其如此。與經(jīng)濟因素平行的是，市場(chǎng)對薄膜的特殊屬性要求也越來(lái)越高。這反過(guò)來(lái)導致了越來(lái)越復雜的生產(chǎn)線(xiàn)，以保證的聚合物性能和保證材料的尺寸公差。

薄膜的價(jià)格不僅僅是由生產(chǎn)設備的投資成本來(lái)決定，還由原材料成本來(lái)決定（假設擠出生產(chǎn)線(xiàn)可以滿(mǎn)負荷運轉）

因此，生產(chǎn)中斷將自動(dòng)導致生產(chǎn)者的利潤減少。所以在產(chǎn)線(xiàn)配置上，除了使用專(zhuān)門(mén)用于特定產(chǎn)品的擠出機、模具和繞線(xiàn)機，熔體過(guò)濾器同樣至關(guān)重要的。選擇出色的過(guò)濾系統不僅是為了滿(mǎn)足不斷提高的工藝要求，對生產(chǎn)過(guò)程的性能價(jià)格比也有決定性的影響。

黑色斑點(diǎn)，凝膠顆?；?ldquo;魚(yú)眼”是肉眼可見(jiàn)的濾網(wǎng)污染物，對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。在生產(chǎn)過(guò)程中，板材上的斑點(diǎn)會(huì )增加紙卷撕裂的風(fēng)險。

出現“黑斑”的原因很多：

1. 來(lái)自周?chē)h(huán)境、再磨或回收材料的外來(lái)顆粒
2. 在擠壓過(guò)程中不能*熔化的交聯(lián)或高分子組分
3. 由于過(guò)高的熱應力而損壞的材料
4. 非有機填料分布不均勻

2. 德國格諾斯全自動(dòng)熔體過(guò)濾器RSFgenius系列

在產(chǎn)品質(zhì)量、成本效益、易于操作和維護方面，RSFgenius代表了當今市場(chǎng)上所有過(guò)濾系統的更高標準。它配備了一個(gè)集成的、高效的連續高壓反沖洗系統，允許多達400次使用過(guò)濾元件。

RSF系列產(chǎn)品包括三個(gè)主要部分-進(jìn)口塊，出口塊和一個(gè)過(guò)濾器盤(pán)之間旋轉。密封依靠是金屬與金屬的密封，縫隙非常狹窄，表面非常堅硬和平坦。保證與熔體接觸的所有部件不與環(huán)境接觸(例如氧氣)。

濾網(wǎng)位于過(guò)濾盤(pán)上的環(huán)形部分，通過(guò)熔體通道移動(dòng)。當熔體流過(guò)濾網(wǎng)時(shí)，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加?？刂葡到y對壓力的增加作出反應，使過(guò)濾盤(pán)的指數上升1-2角度。因此，被污染的濾網(wǎng)連續地離開(kāi)熔體通道，而同時(shí)清潔的濾網(wǎng)被送入熔體通道，有效的過(guò)濾區域不變。由于這種操作方式，過(guò)濾系統運行過(guò)程持續不中斷，壓力保持不變。標準情況下，過(guò)濾器壓差的變化大2bar，同時(shí)可為嚴苛的應用提供定制。

在被污染的濾網(wǎng)重新進(jìn)入熔體通道之前，將被清洗，通過(guò)高壓清洗系統污染物。，已過(guò)濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅動(dòng)的活塞中，然后以高壓和高速從后面射出，通過(guò)過(guò)濾盤(pán)和篩網(wǎng)進(jìn)入進(jìn)口塊。每次清洗只有一小段(大約1%的濾網(wǎng)面積)。反沖洗活塞的行程(=使用的熔體量)和速度(=清洗強度)可以自由調節，進(jìn)而實(shí)現優(yōu)化。因此，一方面清洗是非常有效的，但另一方面，使用的熔體量是小的(反沖洗損失小)。由于采用這種操作方式，篩網(wǎng)幾乎可以100%清洗，根據過(guò)濾細度可重復使用多達400次。這使得一個(gè)全自動(dòng)過(guò)濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應用幾個(gè)月。

在這之后，因為機械原因必須更換濾網(wǎng)。得益于過(guò)濾系統的專(zhuān)/利操作方式，進(jìn)行換網(wǎng)的同時(shí)，不會(huì )對生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生任何負面影響。根據線(xiàn)的大小，進(jìn)行一次完整的濾網(wǎng)更換大約需要15分鐘，可由車(chē)間操作人員進(jìn)行，不影響生產(chǎn)過(guò)程。

3. 德國格諾斯全自動(dòng)熔體過(guò)濾器SFXmagnus系列

SFX系列過(guò)濾系統的重要特點(diǎn)是濾網(wǎng)有效面積，以及設計緊湊，操作容易，換網(wǎng)過(guò)程對產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有任何影響。熔體和污染物的停留時(shí)間都很短(<1分鐘)。

SFX系列的設計基于格諾斯專(zhuān)/利的旋轉技術(shù)，其特點(diǎn)是一個(gè)過(guò)濾盤(pán)在兩個(gè)過(guò)濾塊之間旋轉。過(guò)濾盤(pán)*被過(guò)濾塊封裝，更大程度地降低外部對過(guò)濾系統中熔體的影響。濾網(wǎng)位于濾盤(pán)上的環(huán)形圖案中。

SFX系列基于非常硬和平的金屬密封，沒(méi)有任何密封元件，這使得該系統運行時(shí)幾乎沒(méi)有磨損。當過(guò)濾器上游有一定的壓力時(shí)，過(guò)濾器被索引(大約8度角)通過(guò)液壓或氣動(dòng)驅動(dòng)。

索引步驟將小部分面積的濾網(wǎng)引入熔體通道，同時(shí)去除小面積的臟濾網(wǎng)。有效的過(guò)濾區域始終保持不變。

由于旋轉過(guò)濾是小面積轉動(dòng)，保證了清洗被污染的濾網(wǎng)不影響生產(chǎn)加工過(guò)程。在系統左側區域，能夠手動(dòng)更換臟濾網(wǎng)。更換過(guò)程也不影響生產(chǎn)加工過(guò)程。

4.應用案例

4.1用于熱成型的PET板材

一家位于北美的熱成型PET板材制造商，其擠出生產(chǎn)線(xiàn)的吞吐量為每小時(shí)1.000公斤，選用的是德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾RSFgenius 150系列。該生產(chǎn)線(xiàn)使用75%的室內回收材料(邊飾、骨骼廢棄物)的混合物作為原料生產(chǎn)透明片材，并以75華氏度過(guò)濾。雖然回收物料的比例很高，但由于采用了高效的綜合自潔系統，只需要每四個(gè)月一次過(guò)濾包，過(guò)濾部件可自動(dòng)重復使用250次。

壓差自動(dòng)維持在50bar的恒定值，大變化為+ / - 2bar，保證了板材的厚度非常均勻。厚度公差非常狹窄，使用小用量的材料。將控制板材厚度的調整保持在小。

4.2 用于熱成型的PS板材

一家熱成型的HIPS板材制造商，其擠出生產(chǎn)線(xiàn)的吞吐量為900公斤/小時(shí)，這條產(chǎn)線(xiàn)線(xiàn)配備了一個(gè)德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器SFXmagnus 75系列, 濾網(wǎng)為200μm。薄板隨后在同一工廠(chǎng)的熱成型機上進(jìn)行加工。板材的修剪邊緣和廢物從產(chǎn)線(xiàn)再返回到擠出機。

德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器SFXmagnus在自動(dòng)或多路模式下工作，也就是說(shuō)，污染物是逐漸和均勻地積累在過(guò)濾盤(pán)的10個(gè)濾網(wǎng)上。所有10個(gè)濾網(wǎng)可以同時(shí)被更換。生產(chǎn)過(guò)程不受更換濾網(wǎng)的影響，有效過(guò)濾區域保持不變。整體更換濾網(wǎng)能夠大幅節約操作人員的時(shí)間和精力。盡管再研磨比例高，且SFXmagnus系列沒(méi)有配置自清潔系統，濾網(wǎng)能夠3天才更換一次。更換濾網(wǎng)對于生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有任何影響。

4.3用瓶片生產(chǎn)PET板材

一家南美的PET板材制造商擁有一條輸送量為500公斤/小時(shí)的擠出生產(chǎn)線(xiàn)。這條生產(chǎn)線(xiàn)配有德國格諾斯熔體過(guò)濾器RSFgenius 90。該生產(chǎn)線(xiàn)的原料由20%的邊緣修剪廢料和80%的瓶片組成，生產(chǎn)透明片材。使用75 - 125μm的濾網(wǎng)。RSFgenius系列集成自清洗系統，過(guò)濾元件可自動(dòng)再生180次。雖然瓶片比例很高，但濾網(wǎng)更換時(shí)間長(cháng)達15 - 25天?？墒褂脕?lái)自不同來(lái)源的不同質(zhì)量的瓶片，且*地不影響產(chǎn)品質(zhì)量。

使用德國格諾斯熔體過(guò)濾器RSFgenius，*避免了由更換濾網(wǎng)導致的生產(chǎn)中斷，換網(wǎng)時(shí)的故障同時(shí)大幅減少，客戶(hù)每月產(chǎn)能提高25%，

由于避免了由于屏幕變化而導致的生產(chǎn)中斷，更一致的網(wǎng)規和更少的拒收單導致了每月25%的產(chǎn)能增長(cháng)，多虧了RSFgenius。因為質(zhì)量問(wèn)題導致報廢的板材幾乎為零。

4.4 用于熱成型PP板材

一家熱成型的PP片材的制造商，有一條共擠片材生產(chǎn)線(xiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)上有一臺5英寸的擠出機，加850公斤/小時(shí)的德國格諾斯熔體過(guò)濾器SFXmagnus 90系列，以及一臺4半英寸的擠出機加為630公斤/小時(shí)的德國格諾斯熔體過(guò)濾器SFXmagnus 75系列。產(chǎn)線(xiàn)的原料是原材料和內部回收材料的組合。兩個(gè)熔體過(guò)濾器使用200μm的濾網(wǎng)。

在給產(chǎn)線(xiàn)配備旋轉過(guò)濾系統之前，遇到了規格表外的問(wèn)題。然而之后，2臺格諾斯熔體過(guò)濾器SFXmagnus連續不斷地進(jìn)行操作，即使換網(wǎng)也能生產(chǎn)出高質(zhì)量的板材。使用更高比例的再研磨原料，依舊增加了高達10%的吞吐率。

4.5 PP film tape 用于PP薄膜

以下數據來(lái)自于某客戶(hù)的生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)PP拉伸薄膜(膠帶)。薄膜在模具（衣架型）出口處的厚度是335μm，之后薄膜被拉伸到150μm。

該擠出生產(chǎn)線(xiàn)由一臺90mm的單螺桿擠出機組成，在擠出機的下游安裝RSFgenius 75(活動(dòng)過(guò)濾面積90cm英寸)，在換網(wǎng)機出口側安裝衣架型模頭。模頭的下游是輥組和拉伸設備。

擠出生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力為330公斤/小時(shí)，采用40μm的濾網(wǎng)。薄膜由厚度測量裝置進(jìn)行連續監測。

下圖顯示相對輥寬的百分比。左邊的軸表示的是薄膜厚度，以μm為單位，右邊的軸表示的是與設定值335μm的大相對偏差

測量設備連續監控薄膜的厚度。每隔18秒，統計數據（比如平均值和變化）就會(huì )顯示在顯示器上，并存儲在計算機上。每個(gè)平均值用#表示，通過(guò)紅色i表示的偏差。大偏差和設定值335色m的商數用藍色表示，并表示18秒測量間隔后所謂的大相對偏差。

設置傳感器的橫向運動(dòng)，薄膜的整個(gè)寬度被劃分為100個(gè)測量部分。這樣，薄膜的寬度被記錄在1.800秒(30分鐘)內。

過(guò)濾系統的基本時(shí)間設置(轉盤(pán)的一個(gè)分度步驟與一個(gè)分段清洗周期之間的時(shí)間間隔)設置為180秒。選擇這個(gè)時(shí)間設置，以便能夠看到過(guò)濾系統的運行周期是否對膜厚有影響。理論上，每180秒或每10個(gè)測量間隔應該有一個(gè)變化。從圖上看,這些值可以看到上面圖上標有i。膜厚度是大的偏差+ / - 5μm,平均+ / - 3μm,代表一個(gè)相對偏差+ / - 1.5或+ / - 0.9%。與擠壓線(xiàn)中其他因子的約+ / - 0.6%的正常偏差相比,這些數字僅在過(guò)濾系統中低提高?？紤]到這個(gè)擠壓線(xiàn)沒(méi)有在過(guò)濾系統下游安裝齒輪泵(這可能會(huì )抑制壓力變化), 這些值非常好。

為了研究結果，當熔體過(guò)濾系統對膜的影響大時(shí)，進(jìn)行了進(jìn)一步的測試。

測試內容即在生產(chǎn)運行時(shí)交換濾芯。換句話(huà)說(shuō):觸發(fā)了熔體過(guò)濾系統對產(chǎn)線(xiàn)可能引起的大潛干擾。每3個(gè)月更換一次濾網(wǎng)(其間不需要注意熔體過(guò)濾系統)，大約需要10分鐘。這段時(shí)間的膜厚記錄如下:

從圖中可以清楚地看出更換濾網(wǎng)時(shí)間(A)。在這段時(shí)間內，薄膜厚度增加了多5μm，相對偏差小于1.6%。因此，在此期間制作的薄膜量是*合格的。

因此，即使在更換濾網(wǎng)期間內，薄膜質(zhì)量依舊能夠得到保障。

在聚合物熔體通過(guò)模具之前，無(wú)論何種污染都應該盡可能地從聚合物熔體中去除，以達到對透明度(板材)和抗拉強度(熱成型容器、膠帶)的更高要求，或者僅僅是為了保護下游設備(拋光輥)。優(yōu)質(zhì)的熔體過(guò)濾系統不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，而且能大幅度提高工藝的經(jīng)濟效益。出色的熔體過(guò)濾器應該有效地去除來(lái)自聚合物熔體的污染，并且不會(huì )對工藝產(chǎn)生負面影響。德國Gneuss格諾斯全自動(dòng)熔體過(guò)濾器既是滿(mǎn)足以上要求的理想選擇。

5.結論

德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器sxmagnus和RSFgenius旋轉過(guò)濾系統提高了擠壓工藝的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

壓力恒定的過(guò)濾系統確保了持續的厚度和分子量。因為改變?yōu)V網(wǎng)包對生產(chǎn)工藝沒(méi)有任何影響，在適用的情況下，可以選擇更精細的濾網(wǎng)，進(jìn)而保改進(jìn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器的連續運行還可以提供10%或更多的生產(chǎn)率的提高。

以上這些因素使得產(chǎn)品的投資回報極短(通常少于1年)。這意味著(zhù)德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器不僅值得用于新的擠出生產(chǎn)線(xiàn)，在現有生產(chǎn)線(xiàn)上替換傳統的篩網(wǎng)更換器也同樣具有吸引力。

德國Gneuss格諾斯熔體過(guò)濾器RSFgenius的集成自潔(反沖洗)SFXmagnus系統, 更加適用于對使用材料的要求的產(chǎn)線(xiàn)，以及高污染原料和/或在高自動(dòng)化的產(chǎn)線(xiàn)(例如:在熱成型線(xiàn))。

為了降低用于熱成型的PET片材的原材料成本，越來(lái)越多的使用PET瓶片，這就對熔體過(guò)濾系統提出了更高的要求。