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全自動熔體過濾器在片材和薄膜生產工藝中的應用

日期:2020-07-16瀏覽:165次

 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複雜的生產線,以保證絕佳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,除了使用專門用於特定產品的擠出機、模具和繞線機,熔體過濾器同樣至關重要的。選擇出色的過濾係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”是肉眼可見的濾網汙染物,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. 在擠壓過程中不能完全熔化的交聯或高分子組分
  3. 由於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係列

 

在產品質量、成本效益、易於操作和維護方麵,RSFgenius代表了當今市場上所有過濾係統的更標準。它配備了一個集成的、高效的連續高壓反衝洗係統,允許多達400次使用過濾元件。

 

RSF係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,表麵非常堅硬和平坦。保證與熔體接觸的所有部件不與環境接觸(例如氧氣)。

 

濾網位於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,汙染物顆粒被攔截,壓差略有增加。控製係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,被汙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。由於這種操作方式,過濾係統運行過程持續不中斷,壓力保持不變。標準情況下,過濾器壓差的變化最大2bar,同時可為嚴苛的應用提供定製。

 

在被汙染的濾網重新進入熔體通道之前,將被清洗,通過高壓清洗係統汙染物。,已過濾的熔體從出口塊取出,虹吸到液壓驅動的活塞中,然後以高壓和高速從後麵射出,通過過濾盤和篩網進入進口塊。每次清洗隻有一小段(大約1%的濾網麵積)。反衝洗活塞的行程(=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,一方麵清洗是非常有效的,但另一方麵,使用的熔體量是最小的(反衝洗損失最小)。由於采用這種操作方式,篩網幾乎可以100%清洗,根據過濾細度可重複使用多達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。

 

在這之後,因為機械原因必須更換濾網。得益於過濾係統的專/利操作方式,進行換網的同時,不會對生產過程產生任何負麵影響。根據線的大小,進行一次完整的濾網更換大約需要15分鍾,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係列

SFX係列過濾係統的重要特點是濾網有效麵積,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。熔體和汙染物的停留時間都很短(<1分鍾)。

 

SFX係列的設計基於格諾斯專/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。過濾盤完全被過濾塊封裝,更大程度地降低外部對過濾係統中熔體的影響。濾網位於濾盤上的環形圖案中。

 

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

 

索引步驟將小部分麵積的濾網引入熔體通道,同時去除小麵積的髒濾網。有效的過濾區域始終保持不變。

 

由於旋轉過濾是小麵積轉動,保證了清洗被汙染的濾網不影響生產加工過程。在係統左側區域,能夠手動更換髒濾網。更換過程也不影響生產加工過程。

 

4.應用案例

4.1用於熱成型的PET板材

一家位於北美的熱成型PET板材製造商,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係列。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,並以75華氏度過濾。雖然回收物料的比例很高,但由於采用了高效的綜合自潔係統,隻需要每四個月一次過濾包,過濾部件可自動重複使用250次。

 

壓差自動維持在50bar的恒定值,最大變化為+ / - 2bar,保證了板材的厚度非常均勻。厚度公差非常狹窄,使用絕對最小用量的材料。將控製板材厚度的調整保持在最小。

 

4.2 用於熱成型的PS板材

一家熱成型的HIPS板材製造商,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係列, 濾網為200μm。薄板隨後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,汙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係列沒有配置自清潔係統,濾網能夠3天才更換一次。更換濾網對於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板材製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係列集成自清洗係統,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,且完全地不影響產品質量。

 

使用德國格諾斯熔體過濾器RSFgenius,完全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%,

 

由於避免了由於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 用於熱成型PP板材

一家熱成型的PP片材的製造商,有一條共擠片材生產線,該生產線上有一台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係列,以及一台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係列。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係統之前,遇到了規格表外的問題。然而之後,2台格諾斯熔體過濾器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 用於PP薄膜

以下數據來自於某客戶的生產過程,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,之後薄膜被拉伸到150μm。

 

該擠出生產線由一台90mm的單螺杆擠出機組成,在擠出機的下遊安裝RSFgenius 75(活動過濾麵積90cm英寸),在換網機出口側安裝衣架型模頭。模頭的下遊是輥組和拉伸設備。

 

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。左邊的軸表示的是絕對薄膜厚度,以μm為單位,右邊的軸表示的是與設定值335μm的最大相對偏差

測量設備連續監控薄膜的絕對厚度。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,並存儲在計算機上。每個平均值用#表示,通過紅色i表示的絕對偏差。最大偏差和設定值335色m的商數用藍色表示,並表示18秒測量間隔後所謂的最大相對偏差。

 

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分鍾)內。

 

過濾係統的基本時間設置(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,以便能夠看到過濾係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,這些值可以看到上麵圖上標有i。膜厚度是最大的絕對偏差+ / - 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,這些數字僅在過濾係統中最低提高。考慮到這個擠壓線沒有在過濾係統下遊安裝齒輪泵(這可能會抑製壓力變化), 這些值非常好。

 

為了研究結果,當熔體過濾係統對膜的影響最大時,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:觸發了熔體過濾係統對產線可能引起的最大潛幹擾。每3個月更換一次濾網(其間不需要注意熔體過濾係統),大約需要10分鍾。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,薄膜厚度增加了最多5μm,相對偏差小於1.6%。因此,在此期間製作的薄膜量是完全合格的。

 

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,無論何種汙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遊設備(拋光輥)。優質的熔體過濾係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汙染,並且不會對工藝產生負麵影響。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旋轉過濾係統提高了擠壓工藝的產品質量和生產效率。

 

壓力恒定的過濾係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(通常少於1年)。這意味著德國Gneuss格諾斯熔體過濾器不僅值得用於新的擠出生產線,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(反衝洗)SFXmagnus係統, 更加適用於對使用材料的要求的產線,以及高汙染原料和/或在高自動化的產線(例如:在熱成型線)。

 

為了降低用於熱成型的PET片材的原材料成本,越來越多的使用PET瓶片,這就對熔體過濾係統提出了更的要求。

 

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