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全自动熔体过滤器在片材和薄膜生产工艺中的应用

日期:2020-07-16浏览:126次

 1.简介

在日益严峻的世界市场上,持续的高质量和经济生产日益成为重要的生存标准。包装行业尤其如此。与经济因素平行的是,市场对薄膜的特殊属性要求也越来越高。这反过来导致了越来越复杂的生产线,以保证绝佳的聚合物性能和保证材料的尺寸公差。

 

薄膜的价格不仅仅是由生产设备的投资成本来决定,还由原材料成本来决定(假设挤出生产线可以满负荷运转)

 

因此,生产中断将自动导致生产者的利润减少。所以在产线配置上,除了使用专门用于特定产品的挤出机、模具和绕线机,熔体过滤器同样至关重要的。选择出色的过滤系统不仅是为了满足不断提高的工艺要求,对生产过程的性能价格比也有决定性的影响。

 

黑色斑点,凝胶颗粒或“鱼眼”是肉眼可见的滤网污染物,对产品质量有很大的影响。在生产过程中,板材上的斑点会增加纸卷撕裂的风险。

 

出现“黑斑”的原因很多:

  1. 来自周围环境、再磨或回收材料的外来颗粒
  2. 在挤压过程中不能完全熔化的交联或高分子组分
  3. 由于过高的热应力而损坏的材料
  4. 非有机填料分布不均匀

 

2. 德国格诺斯全自动熔体过滤器RSFgenius系列

 

在产品质量、成本效益、易于操作和维护方面,RSFgenius代表了当今市场上所有过滤系统的更标准。它配备了一个集成的、高效的连续高压反冲洗系统,允许多达400次使用过滤元件。

 

RSF系列产品包括三个主要部分-进口块,出口块和一个过滤器盘之间旋转。密封依靠是金属与金属的密封,缝隙非常狭窄,表面非常坚硬和平坦。保证与熔体接触的所有部件不与环境接触(例如氧气)。

 

滤网位于过滤盘上的环形部分,通过熔体通道移动。当熔体流过滤网时,污染物颗粒被拦截,压差略有增加。控制系统对压力的增加作出反应,使过滤盘的指数上升1-2角度。因此,被污染的滤网连续地离开熔体通道,而同时清洁的滤网被送入熔体通道,有效的过滤区域不变。由于这种操作方式,过滤系统运行过程持续不中断,压力保持不变。标准情况下,过滤器压差的变化最大2bar,同时可为严苛的应用提供定制。

 

在被污染的滤网重新进入熔体通道之前,将被清洗,通过高压清洗系统污染物。,已过滤的熔体从出口块取出,虹吸到液压驱动的活塞中,然后以高压和高速从后面射出,通过过滤盘和筛网进入进口块。每次清洗只有一小段(大约1%的滤网面积)。反冲洗活塞的行程(=使用的熔体量)和速度(=清洗强度)可以自由调节,进而实现优化。因此,一方面清洗是非常有效的,但另一方面,使用的熔体量是最小的(反冲洗损失最小)。由于采用这种操作方式,筛网几乎可以100%清洗,根据过滤细度可重复使用多达400次。这使得一个全自动过滤(不需要任何操作员的注意)可能在一些应用几个月。

 

在这之后,因为机械原因必须更换滤网。得益于过滤系统的专/利操作方式,进行换网的同时,不会对生产过程产生任何负面影响。根据线的大小,进行一次完整的滤网更换大约需要15分钟,可由车间操作人员进行,不影响生产过程。

 

3. 德国格诺斯全自动熔体过滤器SFXmagnus系列

SFX系列过滤系统的重要特点是滤网有效面积,以及设计紧凑,操作容易,换网过程对产品质量没有任何影响。熔体和污染物的停留时间都很短(<1分钟)。

 

SFX系列的设计基于格诺斯专/利的旋转技术,其特点是一个过滤盘在两个过滤块之间旋转。过滤盘完全被过滤块封装,更大程度地降低外部对过滤系统中熔体的影响。滤网位于滤盘上的环形图案中。

 

SFX系列基于非常硬和平的金属密封,没有任何密封元件,这使得该系统运行时几乎没有磨损。当过滤器上游有一定的压力时,过滤器被索引(大约8度角)通过液压或气动驱动。

 

索引步骤将小部分面积的滤网引入熔体通道,同时去除小面积的脏滤网。有效的过滤区域始终保持不变。

 

由于旋转过滤是小面积转动,保证了清洗被污染的滤网不影响生产加工过程。在系统左侧区域,能够手动更换脏滤网。更换过程也不影响生产加工过程。

 

4.应用案例

4.1用于热成型的PET板材

一家位于北美的热成型PET板材制造商,其挤出生产线的吞吐量为每小时1.000公斤,选用的是德国Gneuss格诺斯熔体过滤RSFgenius 150系列。该生产线使用75%的室内回收材料(边饰、骨骼废弃物)的混合物作为原料生产透明片材,并以75华氏度过滤。虽然回收物料的比例很高,但由于采用了高效的综合自洁系统,只需要每四个月一次过滤包,过滤部件可自动重复使用250次。

 

压差自动维持在50bar的恒定值,最大变化为+ / - 2bar,保证了板材的厚度非常均匀。厚度公差非常狭窄,使用绝对最小用量的材料。将控制板材厚度的调整保持在最小。

 

4.2 用于热成型的PS板材

一家热成型的HIPS板材制造商,其挤出生产线的吞吐量为900公斤/小时,这条产线线配备了一个德国Gneuss格诺斯熔体过滤器SFXmagnus 75系列, 滤网为200μm。薄板随后在同一工厂的热成型机上进行加工。板材的修剪边缘和废物从产线再返回到挤出机。

 

德国Gneuss格诺斯熔体过滤器SFXmagnus在自动或多路模式下工作,也就是说,污染物是逐渐和均匀地积累在过滤盘的10个滤网上。所有10个滤网可以同时被更换。生产过程不受更换滤网的影响,有效过滤区域保持不变。整体更换滤网能够大幅节约操作人员的时间和精力。尽管再研磨比例高,且SFXmagnus系列没有配置自清洁系统,滤网能够3天才更换一次。更换滤网对于生产过程没有任何影响。

 

4.3用瓶片生产PET板材

一家南美的PET板材制造商拥有一条输送量为500公斤/小时的挤出生产线。这条生产线配有德国格诺斯熔体过滤器RSFgenius 90。该生产线的原料由20%的边缘修剪废料和80%的瓶片组成,生产透明片材。使用75 - 125μm的滤网。RSFgenius系列集成自清洗系统,过滤元件可自动再生180次。虽然瓶片比例很高,但滤网更换时间长达15 - 25天。可使用来自不同来源的不同质量的瓶片,且完全地不影响产品质量。

 

使用德国格诺斯熔体过滤器RSFgenius,完全避免了由更换滤网导致的生产中断,换网时的故障同时大幅减少,客户每月产能提高25%,

 

由于避免了由于屏幕变化而导致的生产中断,更一致的网规和更少的拒收单导致了每月25%的产能增长,多亏了RSFgenius。因为质量问题导致报废的板材几乎为零。

 

4.4 用于热成型PP板材

一家热成型的PP片材的制造商,有一条共挤片材生产线,该生产线上有一台5英寸的挤出机,加850公斤/小时的德国格诺斯熔体过滤器SFXmagnus 90系列,以及一台4半英寸的挤出机加为630公斤/小时的德国格诺斯熔体过滤器SFXmagnus 75系列。产线的原料是原材料和内部回收材料的组合。两个熔体过滤器使用200μm的滤网。

 

在给产线配备旋转过滤系统之前,遇到了规格表外的问题。然而之后,2台格诺斯熔体过滤器SFXmagnus连续不断地进行操作,即使换网也能生产出高质量的板材。使用更高比例的再研磨原料,依旧增加了高达10%的吞吐率。

 

4.5 PP film tape 用于PP薄膜

以下数据来自于某客户的生产过程,生产PP拉伸薄膜(胶带)。薄膜在模具(衣架型)出口处的厚度是335μm,之后薄膜被拉伸到150μm。

 

该挤出生产线由一台90mm的单螺杆挤出机组成,在挤出机的下游安装RSFgenius 75(活动过滤面积90cm英寸),在换网机出口侧安装衣架型模头。模头的下游是辊组和拉伸设备。

 

挤出生产线的生产能力为330公斤/小时,采用40μm的滤网。薄膜由厚度测量装置进行连续监测。

 

下图显示相对辊宽的百分比。左边的轴表示的是绝对薄膜厚度,以μm为单位,右边的轴表示的是与设定值335μm的最大相对偏差

测量设备连续监控薄膜的绝对厚度。每隔18秒,统计数据(比如平均值和变化)就会显示在显示器上,并存储在计算机上。每个平均值用#表示,通过红色i表示的绝对偏差。最大偏差和设定值335色m的商数用蓝色表示,并表示18秒测量间隔后所谓的最大相对偏差。

 

设置传感器的横向运动,薄膜的整个宽度被划分为100个测量部分。这样,薄膜的宽度被记录在1.800秒(30分钟)内。

 

过滤系统的基本时间设置(转盘的一个分度步骤与一个分段清洗周期之间的时间间隔)设置为180秒。选择这个时间设置,以便能够看到过滤系统的运行周期是否对膜厚有影响。理论上,每180秒或每10个测量间隔应该有一个变化。从图上看,这些值可以看到上面图上标有i。膜厚度是最大的绝对偏差+ / - 5μm,平均+ / - 3μm,代表一个相对偏差+ / - 1.5或+ / - 0.9%。与挤压线中其他因子的约+ / - 0.6%的正常偏差相比,这些数字仅在过滤系统中最低提高。考虑到这个挤压线没有在过滤系统下游安装齿轮泵(这可能会抑制压力变化), 这些值非常好。

 

为了研究结果,当熔体过滤系统对膜的影响最大时,进行了进一步的测试。

 

测试内容即在生产运行时交换滤芯。换句话说:触发了熔体过滤系统对产线可能引起的最大潜干扰。每3个月更换一次滤网(其间不需要注意熔体过滤系统),大约需要10分钟。这段时间的膜厚记录如下:

从图中可以清楚地看出更换滤网时间(A)。在这段时间内,薄膜厚度增加了最多5μm,相对偏差小于1.6%。因此,在此期间制作的薄膜量是完全合格的。

 

因此,即使在更换滤网期间内,薄膜质量依旧能够得到保障。

 

在聚合物熔体通过模具之前,无论何种污染都应该尽可能地从聚合物熔体中去除,以达到对透明度(板材)和抗拉强度(热成型容器、胶带)的更高要求,或者仅仅是为了保护下游设备(抛光辊)。优质的熔体过滤系统不仅能保证产品质量的不断提高,而且能大幅度提高工艺的经济效益。出色的熔体过滤器应该有效地去除来自聚合物熔体的污染,并且不会对工艺产生负面影响。德国Gneuss格诺斯全自动熔体过滤器既是满足以上要求的理想选择。

 

5.结论

德国Gneuss格诺斯熔体过滤器sxmagnus和RSFgenius旋转过滤系统提高了挤压工艺的产品质量和生产效率。

 

压力恒定的过滤系统确保了持续的厚度和分子量。因为改变滤网包对生产工艺没有任何影响,在适用的情况下,可以选择更精细的滤网,进而保改进的产品质量。

 

德国Gneuss格诺斯熔体过滤器的连续运行还可以提供10%或更多的生产率的提高。

 

以上这些因素使得产品的投资回报极短(通常少于1年)。这意味着德国Gneuss格诺斯熔体过滤器不仅值得用于新的挤出生产线,在现有生产线上替换传统的筛网更换器也同样具有吸引力。

 

德国Gneuss格诺斯熔体过滤器RSFgenius的集成自洁(反冲洗)SFXmagnus系统, 更加适用于对使用材料的要求的产线,以及高污染原料和/或在高自动化的产线(例如:在热成型线)。

 

为了降低用于热成型的PET片材的原材料成本,越来越多的使用PET瓶片,这就对熔体过滤系统提出了更的要求。

 

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