全自動熔體過濾器在片材和薄膜生產工藝中的應用

 1.簡介

在日益嚴峻的世界市場上，持續的高質量和經濟生產日益成為重要的生存標準。包裝行業尤其如此。與經濟因素平行的是，市場對薄膜的特殊屬性要求也越來越高。這反過來導致了越來越復雜的生產線，以保證的聚合物性能和保證材料的尺寸公差。

薄膜的價格不僅僅是由生產設備的投資成本來決定，還由原材料成本來決定（假設擠出生產線可以滿負荷運轉）

因此，生產中斷將自動導致生產者的利潤減少。所以在產線配置上，除了使用專門用于特定產品的擠出機、模具和繞線機，熔體過濾器同樣至關重要的。選擇出色的過濾系統不僅是為了滿足不斷提高的工藝要求，對生產過程的性能價格比也有決定性的影響。

黑色斑點，凝膠顆粒或“魚眼”是肉眼可見的濾網污染物，對產品質量有很大的影響。在生產過程中，板材上的斑點會增加紙卷撕裂的風險。

出現“黑斑”的原因很多：

1. 來自周圍環境、再磨或回收材料的外來顆粒
2. 在擠壓過程中不能*熔化的交聯或高分子組分
3. 由于過高的熱應力而損壞的材料
4. 非有機填料分布不均勻

2. 德國格諾斯全自動熔體過濾器RSFgenius系列

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

RSF系列產品包括三個主要部分-進口塊，出口塊和一個過濾器盤之間旋轉。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境接觸(例如氧氣)。

濾網位于過濾盤上的環形部分，通過熔體通道移動。當熔體流過濾網時，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加。控制系統對壓力的增加作出反應，使過濾盤的指數上升1-2角度。因此，被污染的濾網連續地離開熔體通道，而同時清潔的濾網被送入熔體通道，有效的過濾區域不變。由于這種操作方式，過濾系統運行過程持續不中斷，壓力保持不變。標準情況下，過濾器壓差的變化大2bar，同時可為嚴苛的應用提供定制。

在被污染的濾網重新進入熔體通道之前，將被清洗，通過高壓清洗系統污染物。，已過濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅動的活塞中，然后以高壓和高速從后面射出，通過過濾盤和篩網進入進口塊。每次清洗只有一小段(大約1%的濾網面積)。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，進而實現優化。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，篩網幾乎可以100%清洗，根據過濾細度可重復使用多達400次。這使得一個全自動過濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應用幾個月。

在這之后，因為機械原因必須更換濾網。得益于過濾系統的專/利操作方式，進行換網的同時，不會對生產過程產生任何負面影響。根據線的大小，進行一次完整的濾網更換大約需要15分鐘，可由車間操作人員進行，不影響生產過程。

3. 德國格諾斯全自動熔體過濾器SFXmagnus系列

SFX系列過濾系統的重要特點是濾網有效面積，以及設計緊湊，操作容易，換網過程對產品質量沒有任何影響。熔體和污染物的停留時間都很短(<1分鐘)。

SFX系列的設計基于格諾斯專/利的旋轉技術，其特點是一個過濾盤在兩個過濾塊之間旋轉。過濾盤*被過濾塊封裝，更大程度地降低外部對過濾系統中熔體的影響。濾網位于濾盤上的環形圖案中。

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

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

由于旋轉過濾是小面積轉動，保證了清洗被污染的濾網不影響生產加工過程。在系統左側區域，能夠手動更換臟濾網。更換過程也不影響生產加工過程。

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，其擠出生產線的吞吐量為每小時1.000公斤，選用的是德國Gneuss格諾斯熔體過濾RSFgenius 150系列。該生產線使用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透明片材，并以75華氏度過濾。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，只需要每四個月一次過濾包，過濾部件可自動重復使用250次。

壓差自動維持在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，其擠出生產線的吞吐量為900公斤/小時，這條產線線配備了一個德國Gneuss格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 75系列, 濾網為200μm。薄板隨后在同一工廠的熱成型機上進行加工。板材的修剪邊緣和廢物從產線再返回到擠出機。

德國Gneuss格諾斯熔體過濾器SFXmagnus在自動或多路模式下工作，也就是說，污染物是逐漸和均勻地積累在過濾盤的10個濾網上。所有10個濾網可以同時被更換。生產過程不受更換濾網的影響，有效過濾區域保持不變。整體更換濾網能夠大幅節約操作人員的時間和精力。盡管再研磨比例高，且SFXmagnus系列沒有配置自清潔系統，濾網能夠3天才更換一次。更換濾網對于生產過程沒有任何影響。

4.3用瓶片生產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/小時的擠出生產線。這條生產線配有德國格諾斯熔體過濾器RSFgenius 90。該生產線的原料由20%的邊緣修剪廢料和80%的瓶片組成，生產透明片材。使用75 - 125μm的濾網。RSFgenius系列集成自清洗系統，過濾元件可自動再生180次。雖然瓶片比例很高，但濾網更換時間長達15 - 25天。可使用來自不同來源的不同質量的瓶片，且*地不影響產品質量。

使用德國格諾斯熔體過濾器RSFgenius，*避免了由更換濾網導致的生產中斷，換網時的故障同時大幅減少，客戶每月產能提高25%，

由于避免了由于屏幕變化而導致的生產中斷，更一致的網規和更少的拒收單導致了每月25%的產能增長，多虧了RSFgenius。因為質量問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線，該生產線上有一臺5英寸的擠出機，加850公斤/小時的德國格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 90系列，以及一臺4半英寸的擠出機加為630公斤/小時的德國格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 75系列。產線的原料是原材料和內部回收材料的組合。兩個熔體過濾器使用200μm的濾網。

在給產線配備旋轉過濾系統之前，遇到了規格表外的問題。然而之后，2臺格諾斯熔體過濾器SFXmagnus連續不斷地進行操作，即使換網也能生產出高質量的板材。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

以下數據來自于某客戶的生產過程，生產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。

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

擠出生產線的生產能力為330公斤/小時，采用40μm的濾網。薄膜由厚度測量裝置進行連續監測。

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）就會顯示在顯示器上，并存儲在計算機上。每個平均值用#表示，通過紅色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，薄膜的整個寬度被劃分為100個測量部分。這樣，薄膜的寬度被記錄在1.800秒(30分鐘)內。

過濾系統的基本時間設置(轉盤的一個分度步驟與一個分段清洗周期之間的時間間隔)設置為180秒。選擇這個時間設置，以便能夠看到過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個測量間隔應該有一個變化。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,代表一個相對偏差+ / - 1.5或+ / - 0.9%。與擠壓線中其他因子的約+ / - 0.6%的正常偏差相比,這些數字僅在過濾系統中低提高。考慮到這個擠壓線沒有在過濾系統下游安裝齒輪泵(這可能會抑制壓力變化), 這些值非常好。

為了研究結果，當熔體過濾系統對膜的影響大時，進行了進一步的測試。

測試內容即在生產運行時交換濾芯。換句話說:觸發了熔體過濾系統對產線可能引起的大潛干擾。每3個月更換一次濾網(其間不需要注意熔體過濾系統)，大約需要10分鐘。這段時間的膜厚記錄如下:

從圖中可以清楚地看出更換濾網時間(A)。在這段時間內，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，即使在更換濾網期間內，薄膜質量依舊能夠得到保障。

在聚合物熔體通過模具之前，無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)。優質的熔體過濾系統不僅能保證產品質量的不斷提高，而且能大幅度提高工藝的經濟效益。出色的熔體過濾器應該有效地去除來自聚合物熔體的污染，并且不會對工藝產生負面影響。德國Gneuss格諾斯全自動熔體過濾器既是滿足以上要求的理想選擇。

5.結論

德國Gneuss格諾斯熔體過濾器sxmagnus和RSFgenius旋轉過濾系統提高了擠壓工藝的產品質量和生產效率。

壓力恒定的過濾系統確保了持續的厚度和分子量。因為改變濾網包對生產工藝沒有任何影響，在適用的情況下，可以選擇更精細的濾網，進而保改進的產品質量。

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

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

德國Gneuss格諾斯熔體過濾器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線，以及高污染原料和/或在高自動化的產線(例如:在熱成型線)。

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