Как да изберем филтърни мрежи за екструдер за фолио чрез раздуване за LDPE, LLDPE и HDPE

Филтрите за екструдери за издухано фолио представляват филтърни дискове от телена мрежа от неръждаема стомана, подредени във филтърен пакет между шнека на екструдера и главата, действащие като последна бариера, която отстранява гелове, черни точки и овъглен полимер от стопилката от LDPE, LLDPE или HDPE, преди тя да се раздуе в балона на фолиото. В линия за издухано фолио филтърният пакет е най-рентабилното устройство за контрол на качеството на машината: правилно подбраният пакет задържа замърсяванията, докато грубият или претоварен пакет ги пропуска директно в устната на дюзата и навън във фолиото. Фината филтрация се изразява в брой мешове (mesh count) — 40, 60, 80, 100, 120 и 150 mesh са стандартният работен диапазон за линии за фолио — съответстващи на номинални отвори от приблизително 400 µm до 100 µm. Тъй като дебелината на фолиото варира от около 10 до 200 µm, тъй като стопилката от PE се преработва между 170 и 230 °C и тъй като налягането за смяна обикновено се задейства при 80–120 bar, балансът между фината филтрация, повишаването на налягането и честотата на смяна определя оптичните свойства на фолиото, процента на микроотворите и механичните свойства.

Защо качеството на филтрация на стопилката определя качеството на фолиото

В линия за издухано фолио всяко замърсяване, което премине през филтърния пакет, се запечатва в готовото фолио в рамките на секунди. Няма последващ процес за неговото отстраняване. Ето защо филтърният пакет на екструдера — а не конструкцията на шнека или междината на дюзата — обикновено е разликата между първокласна ролка и рекламация.

Три характеристики на качеството на фолиото се определят почти изцяло от филтрацията на стопилката:

Оптични свойства и прозрачност. Геловете, белите точки и черните точки разсейват светлината. В прозрачно фолио с дебелина 25 µm, един-единствен гел с размер 50 µm създава видимо мътно петно, което преработвателят или собственикът на марката отхвърля при инспекция. Фината филтрация определя границата на това колко чисто може да изглежда фолиото.

Микроотвори и бариерни свойства. Твърдите частици, като например овъглен полимер, хартиени влакна от рециклиран материал или остатъци от катализатор, могат да образуват мост или да повредят междината на дюзата и да оставят микроотвори. При хранителните и медицинските фолиа микроотворът не е козметичен дефект — той разрушава кислородната и влагобариерата и може да компрометира готовата опаковка.

Механични свойства. Гелът или чуждото тяло действат като концентратор на напрежение. При натоварване на опън, разкъсване или удар, фолиото се разрушава в най-слабата точка, която почти винаги е мястото на замърсяване. Фолиата с видими гелове не издържат тестовете за удължение и dart-drop тестовете непропорционално често, дори когато средните свойства изглеждат приемливи.

Практическото правило при линиите за издухано фолио е просто: ако можете да видите дефект във фолиото, филтърният пакет вече го е пропуснал или е толкова натоварен, че стопилката го заобикаля. Филтрация при екструдиране на пластмаса работи на същия принцип при всички процеси за производство на фолио и листове, но фолиото чрез раздуване е най-взискателно, тъй като крайният продукт се измерва в микрони.

Гел частици и черни точки: механизми на дефекти и прагове на размера

За да специфицирате правилно ситото, е полезно да разберете какво точно филтрирате от стопилката на LDPE, LLDPE или HDPE.

Гелове са най-често срещаният дефект при фолиото чрез раздуване. Те се образуват, когато полимерните вериги се омрежват или окисляват в цилиндъра, дюзата или пакета филтърни мрежи — обикновено поради престой на стопилката при висока температура, мъртви зони в адаптера или горещи точки от износен нагревател. Гелът е по-вискозен от околната стопилка, така че не се деформира при изтеглянето на балона; вместо това той образува отделна частица, „рибешко око“ или твърда бучка във фолиото. Тъй като температурите на стопилката над приблизително 230 °C рязко ускоряват деградацията, повечето преработватели на фолио поддържат температурата на стопилката в диапазона 170–230 °C и оставят пакета филтърни мрежи да поеме натоварването от замърсявания.

Черни точки са овъглен полимер или метални люспи. Те произлизат от деградирала стопилка, която е изгоряла върху шнека, решетъчната плоча или опората на ситото, и след това периодично се откъсва. Те са твърди, непрозрачни и причиняват както визуални дефекти, така и микроотвори.

Прагове на размера. Това, което действително се вижда във фолиото, зависи от дебелината му. Като практическо ръководство за екструдиране на фолио:

• При фолио под 25 µm, гел частици с размер до около 40 µm са видими с просто око под контролна светлина.
• При фолио с дебелина 25–50 µm, практическият праг на видимост е около 50–80 µm.
• При дебело фолио над 75 µm, замърсители под приблизително 100 µm често преминават незабелязано, поради което дебелото фолио може да се произвежда с по-груби сита без видими дефекти.

Този ефект на увеличаване е в основата на избора на филтър за фолио чрез раздуване: колкото по-тънко е фолиото, толкова по-фина мрежа ви е необходима, тъй като фолиото умножава всяка частица, която достига до дюзата.

Избор на финост на филтъра според класа и дебелината на фолиото

Няма една-единствена „правилна“ мрежа за фолио чрез раздуване — правилният избор е най-грубата мрежа, която все пак поддържа фолиото в рамките на спецификацията, тъй като по-фините мрежи повишават налягането по-бързо и съкращават интервалите за смяна. Началната точка е дебелината на фолиото, съобразена с типа полимер и съдържанието на рециклиран материал.

LDPE има най-ниския вискозитет на стопилката и най-малка склонност към образуване на гел при нормални температури, така че често може да работи с 60–100 mesh при умерена производителност и все пак да произвежда чисто фолио. LLDPE има по-висока якост на стопилката и вискозитет; той генерира повече топлина от срязване и налягане през фино сито, така че преработвателите обикновено намаляват с един клас на мрежата (например от 120 на 100) и компенсират с малко по-едър вътрешен слой в пакета. HDPE работи при висока температура и е по-податлив на деградация при дюзата, което прави мрежата от 80–120 често срещана, като се обръща внимание на честотата на смяна, а не на максималната финост.

Съдържанието на добавки и рециклиран материал променя избора. Антиблокиращите, хлъзгащите и пигментните мастербачи съдържат агломерати, които се разпадат под въздействието на срязване — но само ако преминат през ситото. Линия, работеща с 20–30 % рециклиран материал — особено рециклиран материал, замърсен с хартия, мастило или деградирали крайни обрезки — ще отчете повишаване на налягането за часове, а не за дни, и може да се нуждае от сменятел на сита, за да продължи да работи изобщо. При силно замърсяване правилната стратегия е малко по-едър филтър за удължаване на експлоатационния живот, плюс сменятел на сита, вместо много фино сито, което се задръства за една смяна.

За систематичен метод за съгласуване на слоевете мрежа с конкретна задача, вижте ръководството на KAIFIL за комбинации от мрежи за пакети сита за екструдери, което обхваща логиката на наслояване за еднослойни и многослойни пакети.

Структура и конструкция на пакета сита

Пакетът сита за екструдиране на издухано фолио рядко е единичен диск. Типичните пакети използват няколко слоя, така че филтърът да издържа на налягането, без да се деформира, и да улавя широк диапазон от размери на частиците:

• Един груб поддържащ слой (20–40 mesh) е обърнат към потока на стопилката или приляга към решетъчната плоча, като поема механичното натоварване и филтрира предварително едрите частици, така че финият слой да не се задръсти мигновено.
• Един или два работни слоя (избраната мрежа) извършват същинската филтрация.
• Един фин краен слой може да действа като ефективен филтър, когато е необходим само един фин слой.

Дисковете с обикновена квадратна сплитка са основният избор за линии за фолио и осигуряват най-доброто съотношение между производителност и финост за повечето приложения с LDPE и LLDPE; KAIFIL поддържа на склад филтърни дискове от телена мрежа с обикновена сплитка в пълния диапазон от 40–150 mesh за производство на фолио. Обкантените филтърни дискове от телена мрежа добавят заварен или прегънат външен кант, който предотвратява пропускането по краищата (байпас) — изтичане на стопилка между ръба на диска и корпуса на пакета — което е класическата причина за внезапна поява на гел дефекти в иначе изправна линия. Ако пакетът се използва за много фина филтрация за тънко прозрачно фолио, Телената мрежа с холандска сплитка като слой може да осигури по-висока ефективност на филтриране при по-груб видим размер на мрежата, тъй като неговите клиновидни канали за поток улавят частиците вътре в сплитката, а не само на повърхността.

Два детайла при монтажа определят дали пакетът действително работи. Първо, всеки диск трябва да бъде плосък и почистен от мустаци, тъй като повдигнатият мустак задържа джоб от стопилка, който карбонизира в черни точки. Второ, дисковете трябва да прилягат напълно към решетъчната плоча без пръстеновидна междина; диск с борд или правилно щанцован плосък диск предотвратява страничния байпас, който обезсмисля целия пакет.

Повишаване на налягането, честота на смяна на мрежата и критерии за смяна

Филтърният пакет е контролирано ограничение. Тъй като той улавя замърсяванията, налягането преди пакета се повишава. Работата на оператора е да го смени, преди това налягане да доведе до влошаване на качеството — или да принуди стопилката да прокара гелове през блокирания слой.

Стандартният критерий за смяна при линиите за фолио е налягането на стопилката в диапазона 80–120 bar, в зависимост от размера на машината и полимера:

• Линиите за леки натоварвания и прозрачно фолио обикновено се сменят при 80–100 bar , за да се защитят оптичните свойства на фолиото.
• Линиите за тежки натоварвания и висока производителност обикновено работят до 100–120 bar преди смяна.
• Бързото покачване — например от 50 bar до 100 bar в рамките на един или два часа — означава силно замърсена суровина (мръсен регранулат, прекомерно срязана стопилка) и изисква отстраняване на проблема при източника, а не просто смяна на филтърната мрежа.

Експлоатационният живот на филтърната мрежа е функция на натоварването от замърсяване, а не на времето. Линия за чист първичен LDPE може да работи 24–72 часа с работен слой 100 mesh; линия, захранвана с 30 % замърсен регранулат, може да задръсти същия пакет за 2–4 часа. Честотата на смяна трябва да се определя от кривата на налягането, а не по часовник.

Когато налягането се управлява правилно, пакетът цедки се превръща и в диагностичен инструмент: постоянното, предвидимо повишаване до зададената стойност за смяна е признак за изправна линия, докато колебливата крива показва задълбочаващ се проблем на друго място.

Опции за устройства за смяна на цедки за линии за издувно фолио

Изборът между ръчна смяна на пакета и сменятел на цедки зависи от това колко бързо линията задръства цедката и колко време на престой можете да поемете.

Ръчните смени на пакети са подходящи за процеси с малко рециклиран материал и ниско замърсяване, при които един пакет издържа цяла смяна или повече. Линията спира, пакетът се изважда и се монтира нов. Цената е престой, термично циклиране на адаптера и период на производство на нестандартно фолио при стартиране след всяка смяна.

Шибърните сменятели на цедки (с единичен или двоен болт) позволяват подмяна за секунди при работещ екструдер. Устройството с двоен болт подгрява предварително резервната цедка, така че да няма пик в налягането при студен старт, което го прави стандартна препоръка за линии за фолио, при които смяната се извършва на всеки няколко часа.

Непрекъснатите ротационни сменятели на цедки се използват при линии за фолио чрез раздуване с висока производителност или голямо количество рециклиран материал. Филтриращата среда се придвижва непрекъснато или на малки стъпки, поддържайки налягането почти постоянно, което запазва качеството на фолиото стабилно по време на целия производствен цикъл. Те са правилният избор, когато в противен случай пакетът би се задръстил по-бързо, отколкото операторът на шибърен сменятел може да го смени.

Сменятелите на цедки с обратно промиване периодично обръщат малка част от потока на стопилката, за да почистят цедката на място. Те са подходящи за приложения с умерено замърсяване и ниски изисквания за липса на гелове; при прозрачни фолиа те се използват по-рядко, тъй като частично почистената цедка никога не възстановява напълно степента си на филтрация.

И четирите опции използват едни и същи консумативи — мрежести дискове, решетъчни плочи и компоненти за пакети — и всяка от тях зависи от същата дисциплина на спецификациите, описана по-горе. KAIFIL доставя пълната гама, от стандартна екструдерна цедка за ръчни пакети до филтърни дискове от телена мрежа с нестандартна форма механично обработени според шаблона за болтове на вашия сменител и геометрията на главата.

Често задавани въпроси

Какъв размер на мрежата трябва да използвам за филтър на екструдер за издухано фолио? Започнете от дебелината на фолиото: 40–60 mesh за дебело фолио над 100 µm, 80–100 mesh за опаковъчно фолио 30–80 µm и 120–150 mesh за тънко прозрачно фолио под 30 µm. Настройте с един клас по-едра мрежа, когато работите с голямо количество млен материал или LLDPE.

Кога трябва да сменя филтърния пакет на линия за издухано фолио? Сменете, когато налягането на стопилката достигне зададената стойност — обикновено 80–120 bar. Ако налягането се повиши до зададената граница за няколко часа, захранващият материал е замърсен и източникът на замърсяване трябва да бъде отстранен, вместо просто да се сменят филтрите по-често.

Защо все още се появяват гелове във фолиото, въпреки че филтрите са нови? Три чести причини: стопилката заобикаля ръба на пакета (диск с по-малък размер или без кант), гелове, образуващи се след филтъра в самата глава поради висока температура на стопилката, и гелове, образуващи се в цилиндъра от деградирала смола — никой филтър не може да филтрира гелове, които се образуват след него.

Каква температура на стопилката е безопасна за PE издухано фолио? Повечето фолиа от LDPE, LLDPE и HDPE се обработват при 170–230 °C. Продължителната работа над около 230 °C ускорява омрежването и карбонизацията, което директно увеличава геловете и черните точки, независимо от фиността на филтъра.

Променя ли мленият материал спецификацията на филтърния пакет? Да. Мленият материал — особено печатаните, замърсени или деградирали крайни обрезки — рязко повишава натоварването от замърсяване и съкращава експлоатационния живот на ситото. При високо съдържание на млян материал използвайте малко по-едра работна мрежа, добавете устройство за смяна на сита и следете кривата на налягането, вместо да разчитате на фиксиран график.

Получете правилните сита за вашата линия за издухано фолио

Правилният пакет сита за линия за издухано фолио зависи конкретно от вашия полимер, дебелина, производителност и дял на мления материал — а грешният избор си проличава на всяка ролка. KAIFIL произвежда екструдерни сита от неръждаема стомана, филтърни дискове и изработени по поръчка компоненти за пакети сита в нашия завод в Shijiazhuang и ги доставя в целия свят. Изпратете ни ширината на дюзата, изискванията за размер на мрежата или микрони, както и процента на мления материал, и нашите инженери ще потвърдят правилната финост на филтриране и стратегия за смяна за вашата линия. Свържете се с KAIFIL за оферта и получете изработени по поръчка сита и инженерна поддръжка, съобразени с вашето приложение за фолио.