Sihtivaihtimen suodatinpakan määritysopas

Sihtivaihtimen suodatinpakkaus on vaihdettava, monikerroksinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu suodatinkokoonpano, joka on asennettu muovin pelletöintiekstruuderin sihtivaihtimeen – tyypillisesti kahdesta kuuteen kudotusta metallilankaverkkokiekosta (yleensä 20/40/60/80/100 mesh, hienompaan työhön lisättynä Dutch-weave-kerros) koostuva pino, joka on puristettu reikälevyä vasten geelien, nokihiukkasten, metallisirujen ja hajoamattomien lisäaineiden vangitsemiseksi ennen kuin sula vedetään säikeiksi ja leikataan pelleteiksi. Oikein määritetty pakkaus poistaa hiukkaset karkean syöttöpuolen noin 100–500 µm:stä aina hienon puolen 10–40 µm:iin, ja se vaihdetaan yleensä silloin, kun sulan vastapaine nousee noin 150–250 baariin tai kun läpimenomäärä alkaa laskea. Koska pakkaus sijaitsee ruuvin kärjen ja pelletöintisuuttimen välissä, sen halkaisija, mesh-koot, kerrosmäärä, reunakäsittely ja seos määrittävät sekä pellettien laadun että sen, kuinka usein linja on pysäytettävä.

Tässä oppaassa selitetään, miten pelletöintilaitteen sihtivaihtimen pakkaukset rakennetaan, mitkä verkkokonfiguraatiot sopivat millekin polymeereille ja mitä tarkalleen ottaen ostotilaukseen on merkittävä, jotta KAIFIL voi tarjota oikean kokoonpanon heti ensimmäisellä kerralla.

Sihtivaihtimen tyypit ja pakkauksen tehtävät

Jokainen pelletöinnin sihtivaihdin toimii samalla periaatteella: sula kulkee suodatinpakkauksen läpi, johon kertyy epäpuhtauksia, ja vaihdin vaihtaa pakkauksen uuteen – tai puhdistaa sen – pysäyttämättä linjaa. Neljä yleistä rakennetta:

• Luistityyppiset sihtivaihtimet kantavat yhtä tai kahta suodatinpakkausta litteissä teräslevyissä, jotka liukuvat sulakanavan poikki. Pakkauksen vaihto kestää yhdestä kahteen sekuntia ja aiheuttaa lyhyen painepulssin, minkä vuoksi ne sopivat yleisesti keskikokoisiin pelletöintiekstruudereihin.
• Kaksipulttiset (kaksimäntäiset) sihtivaihtimet käyttävät kahta lieriömäistä suodatinkammiota, joista toinen on aina käytössä, kun taas toinen avataan pakkauksen vaihtoa varten. Niiden vähäinen paineenvaihtelu tekee niistä suosittuja PE-, PP- ja masterbatch-linjoilla.
• Jatkuvatoimiset pyörivät sihtivaihtimet pitävät useita pakkauksia pyörivällä levyllä ja siirtävät uuden osion virtausreitille pienin askelin, jolloin vastapaine pysyy lähes vakiona – tämä on tavallinen valinta suuren kapasiteetin linjoille, joilla pienikin paineen lasku näkyy pellettien tasalaatuisuudessa.
• Vastahuuhtelevat sihtivaihtimet kääntävät sulan virtauksen kiinteän suodattimen läpi puhaltaakseen epäpuhtaudet pois pakkauksen pinnalta, mikä pidentää pakkauksen käyttöikää likaisella kierrätyssyötteellä ilman vaihtimen avaamista.

Suodatinpakkaus on kaikille neljälle yhteinen kuluva osa. Sen tehtävänä on pidättää kiintoaineet ja samalla päästää polymeeri läpi riittävän nopeasti, jotta sulan lämpötila ja paine pysyvät hallinnassa – minkä vuoksi pelletöintisuodatus on todellisuudessa tasapainoilua suodatustarkkuuden, painehäviön ja pakkauksen käyttöiän välillä.

Miten sihdinvaihtajan suodatinpakkaus on rakennettu

Sihdinvaihtajan suodatinpakkaus ei ole yksittäinen sihti. Se on ekstruuderin sihtilevyjen kerroksellinen kokoonpano, joka on pinottu tietyssä järjestyksessä siten, että karkeat kerrokset ovat sulan tuloaukkoa kohti ja hienot kerrokset poistoaukkoa kohti. Kolmella osalla on merkitystä.

Kerrokselliset metallilankaverkkolevyt

Jokainen levy on pyöreäksi leikattu pala kudottua ruostumattomasta teräksestä valmistettua metallilankaverkkoa, ja pino on järjestetty siten, että karkea verkko suojaa hienoa verkkoa ja kantaa suurimman osan epäpuhtauskuormasta. Tyypillinen viisikerroksinen pakkaus on muotoa 20/40/60/80/100 – syöttöpuolen 20-mesh-kerros pidättää suuret hiukkaset ja estää hienompia kerroksia tukkeutumasta, kun taas poistopuolen 100-mesh-pinta määrittää suodatustarkkuuden. Kerrosmäärällä on suora vaikutus painehäviöön: jokainen lisäkerros tuo pienen vastuksen, joten matalapainelinjan kolmikerroksinen pakkaus toimii eri tavalla kuin saman koneen viisikerroksinen pakkaus. Tavalliset tavalliset metallilankaverkkosuodatinlevyt pinotaan suoraan vaihtajan pesään, kun taas tiiviimmät kokoonpanot sisältävät hienon Dutch-weave-kerroksen geelien ja mikrohiukkasten poistamiseksi.

Reunustetut suodatinlevyt

Tavalliset levyt ovat stanssattuja ympyröitä; reunustetut suodatinlevyt on lisäksi reunakäsitelty hitsatulla tai puristetulla ruostumattomasta teräksestä valmistetulla renkaalla, joka jäykistää levyn ja tiivistää sen reikälevyä vasten. Reunus estää sulaa ohittamasta pakkausta reunan kautta – tämä on yleinen syy "puhaltaneisiin" pakkauksiin, jotka näyttävät puhtailta mutta päästävät epäpuhtauksia läpi pelletteihin. Korkeapaineisessa pelletöinnissä reunustetut metallilankaverkkosuodatinlevyt ovat standardi, koska reunus estää myös verkkokerroksia siirtymästä tai liukumasta teleskooppimaisesti luistilevyn tai pyörivän vaihdon aikana.

Reikälevyn sovitus

Pakka asettuu reikälevyn syvennykseen, joka on paksu rei'itetty teräskiekko ja tukee verkkoa täyttä sulapainetta vastaan. Pakan halkaisijan on sovittava tarkasti syvennykseen (tyypillisesti ±0.5 mm:n tarkkuudella, ja vielä tiukemmin suuremmilla levyillä), jotta koko sulavirta pakotetaan kulkemaan verkon läpi sen sijaan, että se kiertäisi sen ohi. Muut kuin pyöreät tai porrastetut levyn syvennykset vaativat erikoismuotoiltuja kiekkoja, jotka noudattavat tarkasti levyn geometriaa.

Verkkokerroskonfiguraatiot polymeerityypin mukaan

Ei ole olemassa yhtä ainoaa ”parasta” pakkaa. Oikea verkkokonfiguraatio riippuu polymeeristä, siitä, onko syöte neitseellistä vai kierrätettyä, sekä siitä, millaisen epäpuhtaustason voit sallia granulaatissa. Alla olevassa taulukossa esitetään tyypillisiä rakeistuslinjoilla käytettäviä lähtökohtia; pidä niitä perustasona ja säädä niitä mitattuasi todellisen vastapaineen ja granulaatin laadun.

Edellä mainitut vaihtovälit ovat suuntaa-antavia ohjeita rakeistuslinjoille; todellinen luku riippuu sihdin pinta-alasta, ruuvin tuotosta ja alkupään epäpuhtauksista, joten seuraa omia tietojasi sen sijaan, että kopioisit naapurin aikataulun. Jos haluat tutustua tarkemmin siihen, miten yksittäiset kerrokset vaikuttavat toisiinsa, katso KAIFILin opas aiheesta ekstruuderin sihtipakan verkkoyhdistelmät käy tarkemmin läpi 20/40/60/80/100- ja Dutch-weave-pinoamislogiikan.

Mesh-luku vs. epäpuhtauskuormitus

Mesh-luku ilmoittaa aukkojen määrän lineaarista tuumaa kohti, mutta suodatuksen kannalta ratkaiseva arvo on mikroniluokitus – suurin läpi pääsevä hiukkanen. Koska monikerroksinen suodatinpakka porrastaa erottelukyvyn, voit mitoittaa jokaisen kerroksen sen tehtävän mukaan:

Tästä taulukosta seuraa kaksi sääntöä. Ensinnäkin epäpuhtauskuorma ratkaisee, kuinka karkea syöttöpuolen tulee olla: erittäin likaiset kierrätyspelletit vaativat karkean 20-mesh-alkukerroksen, jolla on suuri lianpidätyskyky, muuten hienot kerrokset tukkeutuvat minuuteissa. Toiseksi hieno puoli määrittää pelletin laadun, joten viimeisen kerroksen tekeminen tarpeettoman hienoksi vain lyhentää suodatinpakan käyttöikää parantamatta tuotetta – jos 100 meshin verkko antaa tarvitsemasi pelletin laadun, 200-meshin pinta aiheuttaa vain turhaa seisokkiaikaa ilman mitään hyötyä.

Vikaantumismuoto, jota vastaan suunnitellaan, on tukkeutuminen. Kun epäpuhtaudet täyttävät verkon välit nopeammin kuin sula massa pääsee läpi, tehokas vapaa pinta-ala romuttuu ja vastapaine nousee jyrkästi. Siksi karkeat syöttökerrokset ovat välttämättömiä likaisella syötteellä: ne pidentävät kalliin hienon kerroksen käyttöikää ja pitävät painekäyrän tasaisena suurimman osan suodatinpakan elinkaaresta, jolloin lopussa oleva jyrkkä nousu toimii vaihtosignaalina.

Kun epäpuhtautena on kovien hiukkasten sijaan geelejä ja mikropisteitä, Dutch weave -metalliverkkokerros – joka on palttinakudottu paksulla kude-langalla luoden mutkikkaan virtausreitin – pidättää 10–40 µm:n hiukkaset ja on vakiotason päivitys PET-, kalvolaatu- ja korkeakiiltosovelluksissa, joissa näkyvä piste pelletissä tarkoittaa hylättyä erää.

Vastapaine ja vaihtovälit

Sihtienvaihtajan suodatinpakat vikaantuvat kuormittumisen, eivät rikkoutumisen vuoksi. Kun epäpuhtauksia kertyy, verkon vapaa pinta-ala pienenee ja sulatteen vastapaine nousee. Käytännön laukaisija suodatinpakan vaihdolle pelletöintilinjalla on:

• Sulatteen vastapaine 150–250 bar, riippuen koneesta ja polymeeristä – jotkut linjat vaihtavat 180 barin kohdalla, toiset ajavat 250 bariin asti ennen kuin suodatinpakka vaihdetaan.
• Läpimenon lasku 10–15 % vakiolla ruuvinopeudella, mikä yleensä tapahtuu samanaikaisesti painelaukaisimen kanssa.
• Näkyvä painepiikki vaihdon aikana joka kertoo, että suodatinpakkaa ajettiin liian pitkään ja hieno kerros alkoi tukkeutua.

Raja-arvon ylittämisellä on todellisia seurauksia: vastapainekuumennuksesta johtuva korkeampi sulalämpötila, suurempi ominaisenergiankulutus ja lopulta repeytynyt tai rikkoutunut sihtipakka, joka päästää epäpuhtauserän pellettien joukkoon. Pelletöintilinjalla yksikin rikkoutunut sihtipakka voi saastuttaa koko erän, minkä vuoksi useimmat tehtaat vaihtavat sihdin varovaisen paineasetuksen perusteella sen sijaan, että ajaisivat äärirajoille.

Vaihtotalous on se osa-alue, jossa sihtipakan valinta maksaa itsensä takaisin. Sihtipakka on edullinen kulutusosa, mutta sen vaihtamisesta aiheutuva seisokkiaika ei-automaattisella sihdinvaihtajalla tarkoittaa minuuttien tuotannonmenetystä. Hieman karkeampi hienosuodatuskerros, joka pidentää vaihtoväliä 12 tunnista 20 tuntiin, on usein arvokkaampi kuin sen läpi pääsevä prosentin murto-osan suuruinen ylimääräinen hienoainesmäärä. Tästä syystä vaihtotiheys kytkeytyy niin tiiviisti vastapaineeseen — KAIFIL ylläpitää käytännön opasta aiheesta ekstruuderin sihdinvaihtotiheys ja vastapaine , joka sisältää käytännön lukuja vaihtorajojen asettamiseen luisti-, pyörö- ja vastahuuhteluvaihtajissa.

Miten määritellä sihdinvaihtajan suodatinpakka

Kun otat yhteyttä valmistajaan, nopein tapa saada tarkka tarjous on lähettää täydelliset tekniset tiedot. Seuraavassa on lueteltu tärkeysjärjestyksessä asiat, jotka tulisi sisällyttää mukaan:

• Halkaisija ja sovitus. Mittaa reikälevyn upotuksen halkaisija ja syvyys millimetreinä (tuumakoot ovat edelleen yleisiä vanhemmilla linjoilla). Ilmoita toleranssi — yleensä ±0.5 mm tai tiukempi — ja onko upotus tasainen, porrastettu vai upotettu.
• Sihtikerrokset karkeasta hienoon. Kirjoita koko sarja, esim. 20/40/80/120, älä vain hienoimman kerroksen tiheyttä. Ilmoita tarvitsemasi aukkokoko hienopuolella mikroneina tai mesh-lukuina.
• Kerrosmäärä ja tyyppi. Määritä kerrosten lukumäärä ja se, onko jokin kerroksista hollantilaista kudosta, toimikaskudosta vai palttinakudosta. Ilmoita, haluatko tukisihdin, suodatinsihdin ja suojaavan ulkokerroksen vai suoran pinon samanlaisia sihtiverkkoja.
• Materiaalilaatu. 304-ruostumaton teräs on oletusarvo puhtaalle PP:lle, PE:lle ja useimmille masterbatch-töille. Valitse 316L polymeereille, joilla on korrosoivia hajoamistuotteita, kierrätetylle syötteelle, jossa on sekalaista kontaminaatiota, tai käyttökohteisiin, joissa suodatinpakkaukset pestään ja käytetään uudelleen. 316L on kalliimpaa, joten varaa se kohteisiin, joissa kemia sitä vaatii.
• Reunankäsittely / reunustyyppi. Valitse tavallisten levyjen ja reunustettujen suodatinlevyjen välillä. Käytä reunuksia korkeapaineisessa pelletöinnissä, suodatinpakkauksille, joiden halkaisija on yli noin 150 mm, ja aina, kun suodatinpakkauksen on pysyttävä paikallaan luistilevyn tai pyörivän vaihtimen vaihdon aikana.
• Määrä ja suodatinpakkauksen muoto. Kerro valmistajalle, ostatko suodatinpakkaukset valmiiksi koottuina kokonaisuuksina vai irrallisina levyinä omaa kokoonpanoa varten, ja ilmoita vuotuinen määrä, jotta tarjouksessa voidaan ottaa huomioon erähinnoittelu.

Jos jokin näistä tiedoista on epävarma, lähetä sihdinvaihtimen merkki ja malli sekä valokuva tai piirustus reikälevystä. KAIFIL valmistaa säännöllisesti mittatilaustyönä valmistettuja metallilankakudos-suodatinlevyjä epästandardeille levyn geometrioille, joten epätavallinen upotus ei ole este tarjouksen saamiselle.

Kierrätyspelletöintilinjoilla valintalogiikassa on sen verran eroja – suurempi kontaminaatio, laajempi hiukkaskokojakauma, satunnainen metalli – että se ansaitsee oman käsittelynsä. Katso KAIFILin opas aiheesta ekstruuderin sihtien valinta muovinkierrätyslinjoille ennen kuin viimeistelet määrittelyt rouheelle tai kuluttajajätemuovisyötteelle.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä sihtipakettia minun pitäisi käyttää PP-granuloinnissa? Yleinen lähtökohta neitseelliselle polypropeenille on 40/80/120 tai 30/60/120, mikä antaa noin 125 µm:n hienon suodatuspinnan. Kierrätetylle PP:lle, jossa on enemmän epäpuhtauksia, syöttöpuoli kannattaa laskea 20 meshiin (20/40/80), jotta karkea kerros pidättää lian ja hienot kerrokset pysyvät auki pidempään.

Milloin sihdinvaihtajan sihtipaketti pitäisi vaihtaa? Vaihda sihtipaketti, kun sulan vastapaine saavuttaa noin 150–250 baria, kun läpisyöttö laskee 10–15 % vakiolla ruuvin pyörimisnopeudella tai kiinteän aikataulun mukaan historiatietoihisi perustuen. Vaihtaminen vastapaineen eikä ajan perusteella suojaa granulaatin laatua ja estää sihtipakettien rikkoutumisen.

Mitä eroa on 304- ja 316L-sihtipaketeilla? 304 on useimpien polymeerien standardi ruostumaton teräs ja se on edullisempi. 316L sisältää molybdeeniä, mikä parantaa korroosion- ja pistesyöpymisen kestävyyttä, joten se valitaan PVC:lle, fluoropolymeereille, aggressiiviselle kierrätysmateriaalille ja kaikkiin sovelluksiin, joissa paketteja pestään ja käytetään uudelleen. Tavalliseen PP- ja PE-granulointiin 304 on yleensä riittävä.

Miksi joissakin suodatinlevyissä on reunus? Reunustetussa suodatinlevyssä on reunan ympärillä hitsattu tai puristettu ruostumattomasta teräksestä valmistettu rengas, joka jäykistää levyn ja tiivistää sen reikälevyä vasten estäen sulaa ohittamasta sihtipakettia reunoilta. Reunukset ovat vakiovaruste korkeapaineisessa granuloinnissa ja halkaisijaltaan yli 150 mm:n paketeissa, joissa reunustamattomat levyt voivat siirtyä paikaltaan sihdinvaihdon aikana.

Minkä halkaisijan sihtipaketin tarvitsen? Mittaa reikälevyn upotus – sihtipaketin halkaisijan on vastattava sitä tarkasti, yleensä ±0,5 mm:n tarkkuudella, jotta kaikki sula pakotetaan kulkemaan verkon läpi. Jos upotus on portaallinen tai ei-pyöreä, tarvitset levyn geometriaan sopivia mittatilaustyönä valmistettuja suodatinlevyjä.

Pyydä tarjous KAIFILilta

Oikean sihdinvaihtajan suodatinpakan valinta tiivistyy lyhyeen listaan tietoja: levyn halkaisija, verkkopakka, kerrosmäärä, metalliseos ja reunatyyppi. Lähetä nämä tiedot – tai pelkästään sihdinvaihtajasi malli, polymeeri ja läpisyöttömäärä – KAIFILille, niin saat spesifikaatiosuosituksen ja tarjouksen valmistajalta, joka tuottaa ruostumattomasta teräksestä valmistettuja ekstruuderisihtejä, suodatinkiekkoja ja suodatinpakkoja pelletöintilinjoille maailmanlaajuisesti. Saadaksesi laajemman kuvan siitä, mihin nämä pakat sijoittuvat prosessissa, aloita tutustumalla KAIFILin yleiskatsaukseen aiheesta muovin ekstruusion suodatus, ja lähetä sitten reikälevypiirustuksesi sekä verkkoa koskevat vaatimuksesi saadaksesi räätälöidyn spesifikaation.