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

 1.簡(jiǎn)介

在日益嚴(yán)峻的世界市場(chǎng)上，持續(xù)的高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)日益成為重要的生存標(biāo)準(zhǔn)。包裝行業(yè)尤其如此。與經(jīng)濟(jì)因素平行的是，市場(chǎng)對(duì)薄膜的特殊屬性要求也越來越高。這反過來導(dǎo)致了越來越復(fù)雜的生產(chǎn)線，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(shè)備的投資成本來決定，還由原材料成本來決定（假設(shè)擠出生產(chǎn)線可以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)）

因此，生產(chǎn)中斷將自動(dòng)導(dǎo)致生產(chǎn)者的利潤減少。所以在產(chǎn)線配置上，除了使用專門用于特定產(chǎn)品的擠出機(jī)、模具和繞線機(jī)，熔體過濾器同樣至關(guān)重要的。選擇出色的過濾系統(tǒng)不僅是為了滿足不斷提高的工藝要求，對(duì)生產(chǎn)過程的性能價(jià)格比也有決定性的影響。

黑色斑點(diǎn)，凝膠顆粒或“魚眼”是肉眼可見的濾網(wǎng)污染物，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。在生產(chǎn)過程中，板材上的斑點(diǎn)會(huì)增加紙卷撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。

出現(xiàn)“黑斑”的原因很多：

1. 來自周圍環(huán)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(lián)或高分子組分
3. 由于過高的熱應(yīng)力而損壞的材料
4. 非有機(jī)填料分布不均勻

2. 德國格諾斯全自動(dòng)熔體過濾器RSFgenius系列

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

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)過濾器盤之間旋轉(zhuǎn)。密封依靠是金屬與金屬的密封，縫隙非常狹窄，表面非常堅(jiān)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)位于過濾盤上的環(huán)形部分，通過熔體通道移動(dòng)。當(dāng)熔體流過濾網(wǎng)時(shí)，污染物顆粒被攔截，壓差略有增加。控制系統(tǒng)對(duì)壓力的增加作出反應(yīng)，使過濾盤的指數(shù)上升1-2角度。因此，被污染的濾網(wǎng)連續(xù)地離開熔體通道，而同時(shí)清潔的濾網(wǎng)被送入熔體通道，有效的過濾區(qū)域不變。由于這種操作方式，過濾系統(tǒng)運(yùn)行過程持續(xù)不中斷，壓力保持不變。標(biāo)準(zhǔn)情況下，過濾器壓差的變化大2bar，同時(shí)可為嚴(yán)苛的應(yīng)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，通過高壓清洗系統(tǒng)污染物。，已過濾的熔體從出口塊取出，虹吸到液壓驅(qū)動(dòng)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(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(qiáng)度)可以自由調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)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(jù)過濾細(xì)度可重復(fù)使用多達(dá)400次。這使得一個(gè)全自動(dòng)過濾(不需要任何操作員的注意)可能在一些應(yīng)用幾個(gè)月。

在這之后，因?yàn)闄C(jī)械原因必須更換濾網(wǎng)。得益于過濾系統(tǒng)的專/利操作方式，進(jìn)行換網(wǎng)的同時(shí)，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生任何負(fù)面影響。根據(jù)線的大小，進(jìn)行一次完整的濾網(wǎng)更換大約需要15分鐘，可由車間操作人員進(jìn)行，不影響生產(chǎn)過程。

3. 德國格諾斯全自動(dòng)熔體過濾器SFXmagnus系列

SFX系列過濾系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是濾網(wǎng)有效面積，以及設(shè)計(jì)緊湊，操作容易，換網(wǎng)過程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量沒有任何影響。熔體和污染物的停留時(shí)間都很短(<1分鐘)。

SFX系列的設(shè)計(jì)基于格諾斯專/利的旋轉(zhuǎn)技術(shù)，其特點(diǎn)是一個(gè)過濾盤在兩個(gè)過濾塊之間旋轉(zhuǎn)。過濾盤*被過濾塊封裝，更大程度地降低外部對(duì)過濾系統(tǒng)中熔體的影響。濾網(wǎng)位于濾盤上的環(huán)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(tǒng)運(yùn)行時(shí)幾乎沒有磨損。當(dāng)過濾器上游有一定的壓力時(shí)，過濾器被索引(大約8度角)通過液壓或氣動(dòng)驅(qū)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)。有效的過濾區(qū)域始終保持不變。

由于旋轉(zhuǎn)過濾是小面積轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了清洗被污染的濾網(wǎng)不影響生產(chǎn)加工過程。在系統(tǒng)左側(cè)區(qū)域，能夠手動(dòng)更換臟濾網(wǎng)。更換過程也不影響生產(chǎn)加工過程。

4.應(yīng)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格諾斯熔體過濾RSFgenius 150系列。該生產(chǎn)線使用75%的室內(nèi)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(tǒng)，只需要每四個(gè)月一次過濾包，過濾部件可自動(dòng)重復(fù)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(diào)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)線的吞吐量為900公斤/小時(shí)，這條產(chǎn)線線配備了一個(gè)德國Gneuss格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 75系列, 濾網(wǎng)為200μm。薄板隨后在同一工廠的熱成型機(jī)上進(jìn)行加工。板材的修剪邊緣和廢物從產(chǎn)線再返回到擠出機(jī)。

德國Gneuss格諾斯熔體過濾器SFXmagnus在自動(dòng)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(gè)濾網(wǎng)上。所有10個(gè)濾網(wǎng)可以同時(shí)被更換。生產(chǎn)過程不受更換濾網(wǎng)的影響，有效過濾區(qū)域保持不變。整體更換濾網(wǎng)能夠大幅節(jié)約操作人員的時(shí)間和精力。盡管再研磨比例高，且SFXmagnus系列沒有配置自清潔系統(tǒng)，濾網(wǎng)能夠3天才更換一次。更換濾網(wǎng)對(duì)于生產(chǎn)過程沒有任何影響。

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。這條生產(chǎn)線配有德國格諾斯熔體過濾器RSFgenius 90。該生產(chǎn)線的原料由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(tǒng)，過濾元件可自動(dòng)再生180次。雖然瓶片比例很高，但濾網(wǎng)更換時(shí)間長達(dá)15 - 25天?？墒褂脕碜圆煌瑏碓吹牟煌|(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濾器RSFgenius，*避免了由更換濾網(wǎng)導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，換網(wǎng)時(shí)的故障同時(shí)大幅減少，客戶每月產(chǎn)能提高25%，

由于避免了由于屏幕變化而導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，更一致的網(wǎng)規(guī)和更少的拒收單導(dǎo)致了每月25%的產(chǎn)能增長，多虧了RSFgenius。因?yàn)橘|(zhì)量問題導(dǎo)致報(bào)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，該生產(chǎn)線上有一臺(tái)5英寸的擠出機(jī)，加850公斤/小時(shí)的德國格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 90系列，以及一臺(tái)4半英寸的擠出機(jī)加為630公斤/小時(shí)的德國格諾斯熔體過濾器SFXmagnus 75系列。產(chǎn)線的原料是原材料和內(nèi)部回收材料的組合。兩個(gè)熔體過濾器使用200μm的濾網(wǎng)。

在給產(chǎn)線配備旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)之前，遇到了規(guī)格表外的問題。然而之后，2臺(tái)格諾斯熔體過濾器SFXmagnus連續(xù)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(dá)10%的吞吐率。

4.5 PP film tape 用于PP薄膜

以下數(shù)據(jù)來自于某客戶的生產(chǎn)過程，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)線由一臺(tái)90mm的單螺桿擠出機(jī)組成，在擠出機(jī)的下游安裝RSFgenius 75(活動(dòng)過濾面積90cm英寸)，在換網(wǎng)機(jī)出口側(cè)安裝衣架型模頭。模頭的下游是輥組和拉伸設(shè)備。

擠出生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為330公斤/小時(shí)，采用40μm的濾網(wǎng)。薄膜由厚度測(cè)量裝置進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。

下圖顯示相對(duì)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(shè)定值335μm的大相對(duì)偏差

測(cè)量設(shè)備連續(xù)監(jiān)控薄膜的厚度。每隔18秒，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（比如平均值和變化）就會(huì)顯示在顯示器上，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上。每個(gè)平均值用#表示，通過紅色i表示的偏差。大偏差和設(shè)定值335色m的商數(shù)用藍(lán)色表示，并表示18秒測(cè)量間隔后所謂的大相對(duì)偏差。

設(shè)置傳感器的橫向運(yùn)動(dòng)，薄膜的整個(gè)寬度被劃分為100個(gè)測(cè)量部分。這樣，薄膜的寬度被記錄在1.800秒(30分鐘)內(nèi)。

過濾系統(tǒng)的基本時(shí)間設(shè)置(轉(zhuǎn)盤的一個(gè)分度步驟與一個(gè)分段清洗周期之間的時(shí)間間隔)設(shè)置為180秒。選擇這個(gè)時(shí)間設(shè)置，以便能夠看到過濾系統(tǒng)的運(yùn)行周期是否對(duì)膜厚有影響。理論上，每180秒或每10個(gè)測(cè)量間隔應(yīng)該有一個(gè)變化。從圖上看,這些值可以看到上面圖上標(biāo)有i。膜厚度是大的偏差+ / - 5μm,平均+ / - 3μm,代表一個(gè)相對(duì)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(shù)字僅在過濾系統(tǒng)中低提高?？紤]到這個(gè)擠壓線沒有在過濾系統(tǒng)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(jié)果，當(dāng)熔體過濾系統(tǒng)對(duì)膜的影響大時(shí)，進(jìn)行了進(jìn)一步的測(cè)試。

測(cè)試內(nèi)容即在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)交換濾芯。換句話說:觸發(fā)了熔體過濾系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)線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濾系統(tǒng))，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(nèi)，薄膜厚度增加了多5μm，相對(duì)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(nèi)，薄膜質(zhì)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(yīng)該盡可能地從聚合物熔體中去除，以達(dá)到對(duì)透明度(板材)和抗拉強(qiáng)度(熱成型容器、膠帶)的更高要求，或者僅僅是為了保護(hù)下游設(shè)備(拋光輥)。優(yōu)質(zhì)的熔體過濾系統(tǒng)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(jì)效益。出色的熔體過濾器應(yīng)該有效地去除來自聚合物熔體的污染，并且不會(huì)對(duì)工藝產(chǎn)生負(fù)面影響。德國Gneuss格諾斯全自動(dòng)熔體過濾器既是滿足以上要求的理想選擇。

5.結(jié)論

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

壓力恒定的過濾系統(tǒng)確保了持續(xù)的厚度和分子量。因?yàn)楦淖優(yōu)V網(wǎng)包對(duì)生產(chǎn)工藝沒有任何影響，在適用的情況下，可以選擇更精細(xì)的濾網(wǎng)，進(jìn)而保改進(jìn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

德國Gneuss格諾斯熔體過濾器的連續(xù)運(yùn)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(bào)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(chǎn)線，在現(xiàn)有生產(chǎn)線上替換傳統(tǒng)的篩網(wǎng)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(tǒng), 更加適用于對(duì)使用材料的要求的產(chǎn)線，以及高污染原料和/或在高自動(dòng)化的產(chǎn)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(duì)熔體過濾系統(tǒng)提出了更高的要求。