過濾系統(tǒng)是塑料薄膜擠出加工過程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的熔體過濾裝置可能會(huì)造成壓力、料流速度的波動(dòng)、生產(chǎn)停機(jī)等影響。對高速擠出的拉伸薄膜生產(chǎn)過程而言，產(chǎn)品缺陷或生產(chǎn)停機(jī)對生產(chǎn)效率以致企業(yè)效益都會(huì)造成巨大影響。德國格諾斯塑膠技術(shù)有限公司開發(fā)成功的壓力恒定和全自動(dòng)的過濾系統(tǒng)很好地解決了這一問題。
單、雙向拉伸薄膜生產(chǎn)概述
拉伸薄膜的生產(chǎn)是塑料粒子在擠出機(jī)中熔化后通過長孔或環(huán)型口模擠出，再通過拉伸設(shè)備拉伸成型為薄膜制品。
塑料粒子經(jīng)相應(yīng)的配料和混合系統(tǒng)進(jìn)入擠出機(jī)，為了形成均勻、熔融的原料，塑料聚合物通常需要經(jīng)過濾后再加工為薄膜。進(jìn)行拉伸加工前，薄膜卷須冷卻到熔點(diǎn)以下。為了保證拉伸的正確操作，需借助于軋輥、暖氣爐或暖風(fēng)機(jī)將溫度進(jìn)一步下降到略低于結(jié)晶熔化點(diǎn)。在接下來的成型過程中，薄膜在冷卻到室溫?zé)o應(yīng)力狀況下成卷之前，可再次加溫放松。
薄膜拉伸時(shí)的加熱—機(jī)械處理導(dǎo)致塑料分子的再定位，這個(gè)過程可以提高強(qiáng)度，使材料具有較高的彈性系數(shù)和較低的張力以及較好的穩(wěn)定性。
總體來說，單向和雙向拉伸存在一些區(qū)別。在單向拉伸過程中，注入的薄膜材料在成形后經(jīng)噴嘴進(jìn)入由許多軋輥組成的拉伸單元，軋輥的轉(zhuǎn)速不同。由此隨著長度的變化可以相應(yīng)地達(dá)到薄膜的厚度變化。經(jīng)過單向拉伸可以提高薄膜的抗撕裂強(qiáng)度，所以繩索、包裝帶或袋子的編織線都采用這種工藝生產(chǎn)。薄膜生產(chǎn)的厚度在 25 至 800 μm 之間。
單向拉伸裝置，一定容量的材料形狀的改變由單向拉伸實(shí)現(xiàn)。
在分兩步的雙向拉伸中，經(jīng)過經(jīng)向預(yù)拉伸的薄膜以與擠出方向同樣的長度在正交的方向拉伸。隨著線性馬達(dá)的開發(fā)，使上述拉伸過程可以靈活地連接在一起及縱、橫雙向拉伸的高效率成型成為可能，這就是雙向拉伸所謂的“同步”拉伸，無需復(fù)雜的傳輸和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。這種同步拉伸設(shè)備的生產(chǎn)商認(rèn)為聚合物應(yīng)力的均勻度越高，可以賦予產(chǎn)品的彈性系數(shù)、抗撕扯強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度越高。
雙向拉伸還可以使最終產(chǎn)品具有更好的均勻度以及極佳的透明度。由于它的這一特性，所以常用于如包裝膜、膠卷、錄音、錄像帶的生產(chǎn)。產(chǎn)品的厚度在 1 至400 μm間。
雙向拉伸過程中，所生產(chǎn)的軟管通過后續(xù)的重新加溫工序并吹制拉伸。在此過程中產(chǎn)生一個(gè)新的膜泡，該生產(chǎn)過程也稱為 “雙膜泡” 生產(chǎn)工藝。
根據(jù)工藝和使用材料的不同，拉伸比可達(dá) 50:1 。在這樣的拉伸條件下，極微小的顆粒都可能成為斷裂點(diǎn)。拉伸后的薄膜有的只有幾微米厚，在這樣的薄膜生產(chǎn)中過濾的重要性不言而喻。在熔體離開噴嘴時(shí)，不能有薄膜厚度 2-3倍大的顆粒的存在。此外，較大的微粒對諸如表面質(zhì)量和光學(xué)性能等因素都會(huì)有重要影響。
不同的過濾系統(tǒng)
非連續(xù)性和所謂連續(xù)性的換網(wǎng)器
單向拉伸薄膜的生產(chǎn)對聚合物純度的要求相對較少，所加工的過濾精度在 40-100μm之間。通常使用柱塞式或雙柱塞式換網(wǎng)器。
在雙柱塞式過濾器中，熔體流分成兩股，各自通過一個(gè)連著截止擋板的柱塞流出。在經(jīng)過過濾后，兩股料流重新合并流入模具內(nèi)。每一個(gè)柱塞上有一塊有孔穴的板，為了便于換網(wǎng)，柱塞首先通過液壓油缸被移開，同時(shí)熔體流道被柱塞隔斷，在換網(wǎng)期間生產(chǎn)仍然在繼續(xù)，但是過濾面積只有原先的一半，從而熔體壓力比原先高很多。
在用這些準(zhǔn)連續(xù)的雙柱塞或是滑板過濾器生產(chǎn)薄膜的過程中，主要會(huì)產(chǎn)生如下的問題：在換網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的壓力上升，因?yàn)橐粋€(gè)濾網(wǎng)穴會(huì)短暫完全地關(guān)閉，從而造成剪切增強(qiáng)，可能影響熔體的流動(dòng)特性。這些變化常?？赡苡绊懙奖∧さ暮穸群图兌?，甚至?xí)斐杀∧嗔选?nbsp;
此外，系統(tǒng)所采用的柱塞結(jié)構(gòu)，不易清洗，包括換網(wǎng)時(shí)柱塞內(nèi)焦燒而產(chǎn)生的分解粒子也不易清除。在生產(chǎn)過程中，為了保證高的加工精度常采用較長的密封結(jié)構(gòu)，在熔體流道內(nèi)會(huì)形成死角。在清洗時(shí)，由于所有濾網(wǎng)穴有效的清洗而會(huì)產(chǎn)生高的清洗物料損失，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降。
柱塞或者滑板過濾器，即使具有非常好的過濾功能，在雙向拉伸薄膜的制造中也是不可行的。若因?yàn)轭l繁地更換濾網(wǎng)而導(dǎo)致拉伸裝置生產(chǎn)中斷，將對效率造成非常大的影響。重新啟動(dòng)常常需要較長的時(shí)間，這將意味著大量物料的損失。即使是非常小的波動(dòng)也常會(huì)導(dǎo)致薄膜的斷裂，或厚度超標(biāo)。
使用長壽命大面積過濾器
為了延長兩次換網(wǎng)的間隔，在雙向拉伸薄膜生產(chǎn)中，常采用大面積的過濾器，如蠟燭型的過濾器或所謂的碟片式過濾系統(tǒng)，過濾區(qū)域的過濾精度是6 μm - 100 μm，過濾面積大約為4-16平方米。
大面積過濾器使得達(dá)到大約2-6周的使用壽命變?yōu)榭赡?，必要的換網(wǎng)過濾件插入需要約1-3個(gè)小時(shí)，即使現(xiàn)有備用過濾罐能夠加快換網(wǎng)，對整個(gè)生產(chǎn)過程而言也是非常危險(xiǎn)和復(fù)雜的。在換網(wǎng)過程中，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致加工過程中斷。
另外一個(gè)問題在于過大的過濾面積或者容積。首先，熔體以及臟料的停留時(shí)間因而被延長幾倍，而這又導(dǎo)致熱敏感的塑料，如聚酯等，與停留時(shí)間息息相關(guān)的聚合物特性（溫度、粘度、顏色）也隨之發(fā)生變化。
其次，為了縮小過濾器的占有空間，縮短停留時(shí)間，過濾網(wǎng)常設(shè)計(jì)成彎曲、加邊、有褶皺的形狀以增加過濾面積。若在加工過程中遇到超精細(xì)過濾精度時(shí)，非常細(xì)的金屬絲常受到強(qiáng)有力的機(jī)械沖擊，濾網(wǎng)的彎曲邊緣會(huì)發(fā)生變形。
由于這種變形，濾網(wǎng)會(huì)失去其特定的過濾精度，并會(huì)隨著生產(chǎn)過程的進(jìn)行而不斷降低。即使使用無紡布金屬（如燒結(jié)金屬氈）濾網(wǎng)，這個(gè)問題依舊無法解決。
由于使用大面積過濾器而易引發(fā)的問題
- 大的過濾面積導(dǎo)致較長的停留時(shí)間；
- 昂貴的濾網(wǎng)導(dǎo)致時(shí)間耗費(fèi)和昂貴的清潔處理費(fèi)用；
- 臟料的長時(shí)間停滯導(dǎo)致過濾后令人煩惱的夥粒的產(chǎn)生；
- 當(dāng)更換濾網(wǎng)時(shí)，在停工期或者生產(chǎn)時(shí)會(huì)造成巨大干擾；
- 當(dāng)清潔過濾系統(tǒng)時(shí)，對人員和環(huán)境會(huì)造成危害。
這些大面積過濾器的另一個(gè)弱點(diǎn)是過濾網(wǎng)的成本費(fèi)用，由于部分結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，費(fèi)用過于高昂，以致于這些蠟燭型過濾器在使用過一次后還不能立刻丟棄，必須清洗后重復(fù)運(yùn)用。在專門的燃燒室管道中這種清潔處理過程會(huì)危害生態(tài)環(huán)境。而通過溶劑來清洗，毒性同樣令人擔(dān)憂。這也正是一些專業(yè)的公司在巿場上宣布說他們可對蠟燭型過濾器徹底的清潔提供最專業(yè)的服務(wù)的原因。
“RSFgenius”旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)
德國格諾斯塑膠技術(shù)有限公司開發(fā)的“RSFgenius”旋轉(zhuǎn)過濾系統(tǒng)具有壓力恒定和全自動(dòng)的過濾系統(tǒng)，較好的解決了傳統(tǒng)過濾系統(tǒng)由于換網(wǎng)可能引發(fā)的種種問題。
RSFgenius主要有三個(gè)組成部分：一個(gè)入口組塊，一個(gè)出口組塊和介于兩者之間的旋轉(zhuǎn)過濾轉(zhuǎn)盤，這三部分的密封通過很狹窄的縫隙和堅(jiān)硬平整的表面來實(shí)現(xiàn)。由于這種設(shè)計(jì)，保證了與熔體接觸的部分在任何情況下都不會(huì)受到環(huán)境因素影響。
數(shù)個(gè)過濾網(wǎng)環(huán)形分布在旋轉(zhuǎn)時(shí)可允許熔體通過的轉(zhuǎn)盤上，當(dāng)塑料熔體通過過濾區(qū)域時(shí)，塑料粒子停留在那里導(dǎo)致壓力輕微增大，這時(shí)控制系統(tǒng)對壓力增長作出反應(yīng)，然后過濾轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)大約1℃。因而臟的過濾網(wǎng)被連續(xù)地移開熔體流道而干凈的濾網(wǎng)被切換進(jìn)來。正由于這種運(yùn)作模式，過濾系統(tǒng)在恒壓下運(yùn)作，熔體的壓力差最多為2bar。
臟的過濾網(wǎng)在重新進(jìn)入熔體流道前會(huì)被及時(shí)清洗。臟料會(huì)被高壓沖洗裝置清潔，基于這個(gè)考慮，少量已經(jīng)被過濾的物料會(huì)被從熔體出口流道抽取出來并儲(chǔ)存在液壓油缸驅(qū)動(dòng)的小罐中，然后被后面的物料高壓推射，依次通過轉(zhuǎn)盤和濾網(wǎng)，以大約30-80bar的壓力進(jìn)入入口組塊。
RSF天才的過濾系統(tǒng)主要構(gòu)造。
清洗壓力經(jīng)常被調(diào)整到一個(gè)事先確定的壓力，只有一個(gè)細(xì)小區(qū)域（大約占過濾總面積的1%）被單獨(dú)沖擊以便每次都可以確定的壓力用于清洗。
通過液壓控制系統(tǒng)，沖洗活塞的沖洗量和速度一樣可以自由調(diào)節(jié)以便于每次清洗使用最小的沖洗量達(dá)到清洗效果?；谶@種運(yùn)作模式，這一系統(tǒng)事實(shí)上可以實(shí)現(xiàn)100%清洗濾網(wǎng)并且濾網(wǎng)可被重復(fù)利用達(dá)200次。
這一系統(tǒng)已被應(yīng)用于高水平、有穩(wěn)定薄膜質(zhì)量保證要求的行業(yè)中。
信息來源：《中國塑料橡膠》
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