Spezifikationsleitfaden für Siebwechsler-Filterpakete

Ein Siebwechsler-Filterpaket ist die austauschbare, mehrlagige Edelstahl-Filterbaugruppe, die im Siebwechsler eines Kunststoff-Granulierextruders montiert ist – typischerweise ein Stapel aus zwei bis sechs gewebten Drahtgewebescheiben (üblicherweise 20/40/60/80/100 Mesh, mit einer Tressengewebe-Lage für feinere Filtration), die gegen die Lochplatte gespannt werden, um Gele, Rußpartikel, Metallfragmente und unverteilte Additive abzufangen, bevor die Schmelze zu Strängen geformt und zu Granulat geschnitten wird. Ein korrekt spezifiziertes Paket entfernt Partikel von etwa 100–500 µm auf der groben Zulaufseite bis hinunter zu 10–40 µm auf der feinen Seite und wird normalerweise ausgetauscht, wenn der Schmelze-Gegendruck etwa 150–250 bar erreicht oder der Durchsatz zu sinken beginnt. Da das Paket zwischen der Schneckenspitze und der Granulierdüse sitzt, bestimmen sein Durchmesser, die Maschenweiten (Mesh), die Lagenanzahl, die Randbearbeitung und die Legierung sowohl die Granulatqualität als auch die Häufigkeit der Anlagenstillstände.

Dieser Leitfaden erklärt, wie Siebwechsler-Pakete für Granulatoren aufgebaut sind, welche Gewebekonfigurationen zu welchen Polymeren passen und was genau auf einer Bestellung angegeben werden muss, damit KAIFIL auf Anhieb die richtige Baugruppe anbieten kann.

Siebwechslertypen und was das Filterpaket leisten muss

Jeder Granulier-Siebwechsler arbeitet nach dem gleichen Prinzip: Die Schmelze fließt durch ein Filterpaket, das sich mit Verunreinigungen zusetzt, und der Wechsler tauscht das Paket aus – oder reinigt es –, ohne die Anlage stillzulegen. Die vier gängigen Bauformen:

• Flachschieber-Siebwechsler tragen ein oder zwei Filterpakete in flachen Stahlplatten, die sich quer durch den Schmelzekanal verschieben. Der Paketwechsel dauert ein bis zwei Sekunden und erzeugt einen kurzen Druckstoß, weshalb sie häufig bei mittelgroßen Granulierextrudern eingesetzt werden.
• Doppelbolzen-Siebwechsler (Doppelkolben-Siebwechsler) nutzen zwei zylindrische Filterkavitäten, von denen eine immer in Betrieb ist, während die andere für einen Paketwechsel geöffnet wird. Ihre geringe Druckschwankung macht sie auf PE-, PP- und Masterbatch-Anlagen beliebt.
• Kontinuierliche Rotationssiebwechsler nehmen mehrere Pakete auf einer rotierenden Scheibe auf und takten in kleinen Schritten einen neuen Abschnitt in den Strömungskanal ein, sodass der Gegendruck nahezu konstant bleibt – die übliche Wahl für Hochleistungsanlagen, bei denen sich selbst ein geringer Druckabfall auf die Granulatkonsistenz auswirkt.
• Rückspül-Siebwechsler kehren den Schmelzefluss durch einen festen Filter um, um Verunreinigungen von der Paketoberfläche abzublasen, was die Lebensdauer des Pakets bei verschmutztem Recyclingmaterial verlängert, ohne den Wechsler zu öffnen.

Das Filterpaket ist das Verschleißteil, das allen vieren gemein ist. Seine Aufgabe ist es, Feststoffe zurückzuhalten und gleichzeitig das Polymer schnell genug passieren zu lassen, damit Schmelzetemperatur und -druck unter Kontrolle bleiben – weshalb die Filtration bei der Granulierung im Grunde ein Gleichgewicht zwischen Rückhaltefeinheit, Druckverlust und Standzeit des Pakets darstellt.

Wie ein Siebwechsler-Filterpaket aufgebaut ist

Ein Siebwechsler-Filterpaket ist kein einzelnes Sieb. Es ist eine mehrlagige Baugruppe aus Extrudersiebscheiben, die in einer bestimmten Reihenfolge gestapelt sind: grobe Lagen zum Schmelzeeinlass und feine Lagen zum Auslass. Drei Komponenten sind dabei entscheidend.

Mehrlagige Drahtgewebescheiben

Jede Scheibe ist ein kreisförmiger Zuschnitt aus Edelstahl-Drahtgewebe, und der Stapel ist so angeordnet, dass das grobe Gewebe das feine Gewebe schützt und den Großteil der Schmutzfracht aufnimmt. Ein typisches fünflagiges Paket ist als 20/40/60/80/100 aufgebaut – die 20-Mesh-Lage auf der Zulaufseite hält große Partikel zurück und verhindert ein Verstopfen der feineren Lagen, während die 100-Mesh-Seite auf der Auslassseite die Filterfeinheit bestimmt. Die Anzahl der Lagen hat direkten Einfluss auf den Druckabfall: Jede zusätzliche Lage erhöht den Widerstand geringfügig, sodass sich ein dreilagiges Paket in einer Niederdruckleitung anders verhält als ein fünflagiges Paket auf derselben Maschine. Einfache glatte Drahtgewebe-Filterscheiben werden direkt in die Siebwechslerkammer eingelegt, während dichtere Baugruppen eine feine Tressengewebe-Lage zur Abscheidung von Gelen und Kleinstpartikeln enthalten.

Randgefasste Filterscheiben

Einfache Scheiben sind gestanzte Kreise; randgefasste Filterscheiben sind zusätzlich mit einem geschweißten oder gecrimpten Edelstahlring randbehandelt, der die Scheibe versteift und sie gegen die Lochplatte abdichtet. Eine Randeinfassung verhindert, dass Schmelze am Paketrand vorbeiströmt – eine häufige Ursache für „durchgeblasene“ Pakete, die sauber aussehen, aber Verunreinigungen in das Granulat gelangen lassen. Für die Hochdruck-Granulierung sind randgefasste Drahtgewebe-Filterscheiben der Standard, da der Rand auch verhindert, dass sich die Gewebelagen während eines Schieber- oder Karussellwechsels verschieben oder teleskopieren.

Passgenauigkeit zur Lochplatte

Das Siebpaket sitzt in einer Aussparung der Lochplatte, der dicken gelochten Stahlscheibe, die das Drahtgewebe gegen den vollen Schmelzedruck abstützt. Der Durchmesser des Siebpakets muss genau in die Aussparung passen (typischerweise innerhalb von ±0,5 mm, bei größeren Platten noch enger), damit der gesamte Schmelzestrom durch das Drahtgewebe und nicht daran vorbei geleitet wird. Nicht kreisförmige oder gestufte Plattenaussparungen erfordern maßgeschneiderte Scheiben, die der Plattengeometrie exakt folgen.

Konfigurationen der Gewebelagen nach Polymertyp

Es gibt nicht das eine „beste“ Siebpaket. Die richtige Gewebekonfiguration hängt vom Polymer ab, davon, ob es sich um Neuware oder Rezyklat handelt, sowie von dem Verschmutzungsgrad, den Sie im Granulat tolerieren können. Die folgende Tabelle zeigt typische Ausgangspunkte für Granulierlinien; betrachten Sie diese als Richtwerte und passen Sie sie nach Messung des tatsächlichen Gegendrucks und der Granulatqualität an.

Die obigen Wechselintervalle sind grobe Richtwerte für Granulierlinien; der tatsächliche Wert hängt von der Siebfläche, dem Schneckendurchsatz und der vorgelagerten Verschmutzung ab. Erfassen Sie daher Ihre eigenen Daten, anstatt den Zeitplan eines anderen Betriebs zu kopieren. Für einen tieferen Einblick in das Zusammenspiel der einzelnen Lagen bietet der KAIFIL-Leitfaden zu Gewebe-Kombinationen für Extrudersiebpakete geht näher auf die Schichtungslogik für 20/40/60/80/100 und Tressengewebe ein.

Maschenzahl vs. Schmutzbelastung

Die Maschenzahl beschreibt die Anzahl der Öffnungen pro linearem Zoll, aber der für die Filtration entscheidende Wert ist die Filterfeinheit in Mikron – das größte Teilchen, das hindurchgeht. Da ein mehrlagiges Filterpaket die Rückhaltung stufenweise aufbaut, können Sie jede Lage für ihre spezifische Aufgabe dimensionieren:

Aus dieser Tabelle ergeben sich zwei Regeln. Erstens entscheidet die Schmutzbelastung darüber, wie grob die Zulaufseite sein sollte: Stark verunreinigtes Recycling-Granulat benötigt eine grobe erste Schicht mit 20 Mesh und hohem Schmutzaufnahmevolumen, da sich die feinen Schichten sonst in wenigen Minuten zusetzen. Zweitens bestimmt die feine Seite die Granulatqualität. Eine feinere Auslegung der letzten Schicht als nötig verkürzt daher nur die Standzeit des Siebpakets, ohne das Produkt zu verbessern – wenn 100 Mesh die erforderliche Granulatspezifikation liefert, verursacht eine 200-Mesh-Seite lediglich Stillstandszeiten ohne Nutzen.

Die Versagensart, die es zu verhindern gilt, ist das Zusetzen. Wenn Verunreinigungen die Zwischenräume schneller füllen, als die Schmelze hindurchströmen kann, bricht die effektive offene Siebfläche zusammen und der Gegendruck steigt steil an. Deshalb sind grobe Zulaufschichten bei verschmutztem Material unverzichtbar: Sie verlängern die Lebensdauer der teuren feinen Schicht und halten die Druckkurve über den größten Teil der Standzeit des Siebpakets flach, wobei der steile Anstieg am Ende als Signal für den Siebwechsel dient.

Wenn es sich bei den Verunreinigungen eher um Gele und Mikrostippen als um harte Partikel handelt, hält eine Tressengewebe-Drahtmaschenschicht – in Leinenbindung mit einem schweren Schussdraht gewebt, der einen gewundenen Strömungsweg erzeugt – 10–40 µm zurück und ist das Standard-Upgrade für PET-, Folien- und Hochglanzanwendungen, bei denen eine sichtbare Stippe im Granulat eine Ausschusscharge bedeutet.

Gegendruck und Wechselintervalle

Siebpakete für Siebwechsler fallen durch Zusetzen aus, nicht durch Bruch. Mit zunehmender Verunreinigung schrumpft die offene Siebfläche des Gewebes und der Schmelzegegendruck steigt. Der praktische Auslöser für einen Siebpaketwechsel an einer Granulierlinie ist:

• Schmelzegegendruck von 150–250 bar, abhängig von Maschine und Polymer – einige Linien wechseln bei 180 bar, andere laufen bis zu 250 bar, bevor das Siebpaket ausgetauscht wird.
• Durchsatzverlust von 10–15% bei konstanter Schneckendrehzahl, was meist mit dem Druckauslöser zusammenfällt.
• Eine sichtbare Druckspitze während des Wechsels , die anzeigt, dass das Siebpaket zu lange betrieben wurde und die feine Schicht begann, sich zuzusetzen.

Das Überschreiten des Auslösepunkts hat gravierende Folgen: eine höhere Schmelzetemperatur durch die Erwärmung aufgrund des Gegendrucks, ein höherer spezifischer Energieverbrauch und schließlich ein gerissenes oder geplatztes Siebpaket, wodurch eine Schmutzfracht in das Granulat gelangt. Auf einer Granulierlinie kann ein einziges geplatztes Siebpaket eine gesamte Charge kontaminieren. Aus diesem Grund wechseln die meisten Werke die Siebe bei einem konservativen Drucksollwert, anstatt sie bis an die Grenze zu betreiben.

Bei der Wirtschaftlichkeit des Wechsels macht sich die Auswahl des Siebpakets bezahlt. Ein Siebpaket ist ein kostengünstiges Verbrauchsmaterial, aber die Stillstandszeit für den Wechsel bei einem nicht-automatischen Wechsler bedeutet minutenlangen Produktionsausfall. Eine etwas gröbere Feinschicht, die das Intervall von 12 auf 20 Stunden verlängert, ist oft mehr wert als der Bruchteil eines Prozents an zusätzlichen Feinanteilen, die sie durchlässt. Aus diesem Grund ist die Wechselhäufigkeit so eng mit dem Gegendruck gekoppelt – KAIFIL bietet einen praxisorientierten Leitfaden zu Wechselhäufigkeit von Extrudersieben und Gegendruck mit praxisnahen Werten für die Einstellung von Wechselauslösern bei Schiebeplatten-, Rotations- und Rückspülsiebwechslern.

So spezifizieren Sie ein Siebwechsler-Filterpaket

Wenn Sie Kontakt mit einem Hersteller aufnehmen, erhalten Sie am schnellsten ein präzises Angebot, indem Sie eine vollständige Spezifikation einsenden. Folgendes sollte in der Reihenfolge der Wichtigkeit enthalten sein:

• Durchmesser und Passform. Messen Sie den Durchmesser und die Tiefe der Lochplatten-Aussparung in Millimetern (Zoll-Maße sind bei älteren Anlagen noch üblich). Geben Sie die Toleranz an – üblicherweise ±0,5 mm oder enger – und ob die Aussparung flach, gestuft oder angesenkt ist.
• Siebaufbau, grob bis fein. Geben Sie die vollständige Reihenfolge an, z. B. 20/40/80/120, nicht nur die feinste Maschenweite. Geben Sie die benötigte Maschenweite an der Feinseite in Mikron oder Mesh an.
• Lagenanzahl und Typ. Geben Sie die Anzahl der Lagen an und ob eine Lage in Tressengewebe, Köperbindung oder Leinenbindung ausgeführt ist. Geben Sie an, ob Sie ein Stützgewebe, ein Filtergewebe und eine schützende Außenschicht oder einen einfachen Stapel gleichwertiger Gewebe wünschen.
• Werkstoffgüte. Edelstahl 304 ist der Standard für sauberes PP, PE und die meisten Masterbatch-Arbeiten. Wählen Sie 316L für Polymere mit korrosiven Abbauprodukten, Recyclingmaterial mit gemischten Verunreinigungen oder Anwendungen, bei denen die Siebpakete gewaschen und wiederverwendet werden. 316L ist teurer, weshalb es für Bereiche reserviert werden sollte, in denen die Chemie es erfordert.
• Randbearbeitung / Randtyp. Entscheiden Sie sich zwischen einfachen Scheiben und Filterscheiben mit Rand. Verwenden Sie Ränder für die Hochdruck-Granulierung, für Siebpakete mit einem Durchmesser von über ca. 150 mm und immer dann, wenn das Siebpaket während eines Schieber- oder Rotationswechsels fixiert bleiben muss.
• Menge und Siebpaket-Format. Teilen Sie dem Hersteller mit, ob Sie die Siebpakete vormontiert als eine Einheit oder als lose Scheiben für die eigene Stapelung kaufen, und geben Sie die Jahresmenge an, damit das Angebot die Staffelpreise berücksichtigen kann.

Wenn einer dieser Punkte unklar ist, senden Sie uns das Fabrikat und Modell des Siebwechslers sowie ein Foto oder eine Zeichnung der Lochplatte. KAIFIL fertigt regelmäßig maßgeschneiderte Drahtgewebe-Filterscheiben für nicht standardisierte Plattengeometrien, sodass eine ungewöhnliche Aussparung kein Hindernis für ein Angebot darstellt.

Für Recycling-Granulierlinien weist die Auswahllogik genügend Unterschiede auf – höhere Verschmutzung, breitere Partikelgrößenverteilung, gelegentliche Metallteile –, dass sie eine eigene Betrachtung verdient. Siehe KAIFILs Leitfaden zur Auswahl von Extrudersieben für Kunststoff-Recyclinglinien , bevor Sie eine Spezifikation für Mahlgut oder Post-Consumer-Material festlegen.

Häufig gestellte Fragen

Welches Siebpaket sollte ich für die PP-Granulierung verwenden? Ein üblicher Ausgangspunkt für Neuware-Polypropylen ist 40/80/120 oder 30/60/120, was eine feine Filterseite von etwa 125 µm ergibt. Bei recyceltem PP mit stärkerer Verschmutzung sollte die Zulaufseite auf 20 Mesh (20/40/80) reduziert werden, damit die grobe Schicht den Schmutz zurückhält und die feinen Schichten länger offen bleiben.

Wann sollte ich ein Siebwechsler-Siebpaket wechseln? Wechseln Sie, wenn der Schmelzegegendruck etwa 150–250 bar erreicht, wenn der Durchsatz bei konstanter Schneckendrehzahl um 10–15 % sinkt oder nach einem festen Zeitplan basierend auf Ihren historischen Daten. Ein Wechsel basierend auf dem Gegendruck statt nach Zeit schützt die Granulatqualität und verhindert gerissene Siebpakete.

Was ist der Unterschied zwischen Siebpaketen aus 304 und 316L? 304 ist der Standard-Edelstahl für die meisten Polymere und ist kostengünstiger. 316L enthält zusätzlich Molybdän für eine bessere Korrosions- und Lochfraßbeständigkeit und wird daher für PVC, Fluorpolymere, aggressive Recycling-Einsatzstoffe und alle Anwendungen gewählt, bei denen die Siebpakete gewaschen und wiederverwendet werden. Für die normale PP- und PE-Granulierung ist 304 in der Regel ausreichend.

Warum haben einige Filterscheiben eine Randeinfassung? Eine Filterscheibe mit Randeinfassung besitzt einen geschweißten oder gecrimpten Edelstahlring um den Rand, der die Scheibe versteift und sie gegen die Lochplatte abdichtet, wodurch verhindert wird, dass Schmelze am Siebpaket vorbeiströmt. Randeinfassungen sind Standard bei der Hochdruckgranulierung und bei Siebpaketen mit einem Durchmesser von über ca. 150 mm, bei denen sich einfache Scheiben während eines Siebwechsels verschieben können.

Welchen Durchmesser des Siebpakets benötige ich? Messen Sie die Aussparung der Lochplatte – der Durchmesser des Siebpakets muss genau dazu passen, in der Regel innerhalb von ±0,5 mm, damit die gesamte Schmelze durch das Gewebe gedrückt wird. Wenn die Aussparung gestuft oder nicht kreisförmig ist, benötigen Sie maßgeschneiderte Scheiben, die an die Geometrie der Platte angepasst sind.

Angebot von KAIFIL anfordern

Die Wahl des richtigen Siebwechsler-Filterpakets hängt von einer kurzen Liste von Kennzahlen ab: Plattendurchmesser, Siebaufbau, Lagenanzahl, Legierung und Randeinfassungstyp. Senden Sie diese Angaben – oder einfach Ihr Siebwechslermodell, das Polymer und den Durchsatz – an KAIFIL, und Sie erhalten eine Spezifikationsempfehlung sowie ein Angebot von einem Hersteller, der weltweit Extrudersiebe aus Edelstahl, Filterscheiben und Siebpakete für Granulieranlagen produziert. Für einen umfassenderen Überblick darüber, welche Rolle diese Pakete im Prozess spielen, beginnen Sie mit der Übersicht von KAIFIL über die Kunststoffextrusionsfiltration, und senden Sie uns dann Ihre Lochplattenzeichnung und Siebanforderungen, um eine kundenspezifische Spezifikation zu erhalten.