德國格諾斯熔體過濾器在無紡布生產中的應用

    欲保證無紡布生產(chan) 中物料潔淨，方法之一是使用過濾係統。本文介紹兩(liang) 款德國製造的過濾器，它們(men) 更換濾網時工藝不產(chan) 生波動，同時能直接使用回收料進行生產(chan) 以降低成本。

　　在紡粘法生產(chan) 無紡布的工藝中，纖維抽絲(si) 和無紡布成布過程是合二為(wei) 一的。聚合物原料經過擠出機以熔融狀態進入噴絲(si) 頭，再經紡絲(si) 後直接進入傳(chuan) 輸帶，終形成無紡布。

無紡布生產(chan) 的紡粘工藝

　　切片經過混合和喂料後，進入擠出機，再經過濾器，以熔體(ti) 狀態進入熔體(ti) 泵。通常，過濾器中裝有過濾網等部件，以將熔體(ti) 中的雜質擋住，避免進入下遊設備。

　　對於(yu) 過濾器而言，重要的要求是在過濾器更換濾網過程中，不對生產(chan) 造成不良影響和不引起物料中斷或減少。熔體(ti) 泵可增強熔體(ti) 壓力，並確保熔體(ti) 物料穩定輸送。

　　根據這種工藝，纖維噴絲(si) 板有不同的設計方式。通常，噴絲(si) 板係統配置了許多熔體(ti) 泵，這些熔體(ti) 泵需確保紡絲(si) 能順利進行。

　　噴絲(si) 板係統設計和精密控製，可以確保通過噴絲(si) 板的熔體(ti) 平穩、無波動。另外，噴絲(si) 板中也有過濾器，以保證熔體(ti) 均勻、潔淨。噴絲(si) 板的過濾器由多層織網組成，熔體(ti) 中殘餘(yu) 的雜質被其阻擋，因而過濾網需定期更換。

　　在更換噴絲(si) 板過濾網時，需停止此工位工作，有時還需停止整條生產(chan) 線運行。過濾網越細，噴絲(si) 板的壽命也越長。因此，噴絲(si) 板之前的過濾器應該盡可能多的除去熔體(ti) 中的雜質，以增加過濾器的使用壽命。

紡粘工藝流程

　　熔紡工藝中，將熔體(ti) 直接注射到熱的高速空氣流，熔體(ti) 由液態變成纖維狀，纖維的直徑為(wei) 0.5~30um，通常是2~7um。纖維和熱空氣一起進入堆積網，與(yu) 冷空氣接觸後被冷卻、固化。

　　氣流波動造成纖維隨意取向，而纖維取向性的隨意化正是無紡布熔紡工藝的要求，因此，可滿足無紡布生產(chan) 的同質化要求。這些不透明的無紡布具有低的撕裂強度、大的表麵積和絕緣、過濾性能。

　　熔紡工藝的顯著特點是熔體(ti) 被加熱到較高的溫度，因此，熔體(ti) 流道的設計、噴絲(si) 板內(nei) 部結構和熔體(ti) 流的優(you) 化非常重要。

　　熔體(ti) 流速過低或存在死角都將造成熔體(ti) 熱降解，降解物料若進入噴絲(si) 頭則會(hui) 在終產(chan) 品上形成破洞或黑塊，這樣將不得不停止整條生產(chan) 線，以清潔傳(chuan) 輸帶。

　　工藝中，長絲(si) 擠出後進入冷空氣區，此時由於(yu) 空氣流的變化和靜電等因素，纖維不粘在一起。

　　無紡布堆積過程發生在有孔的堆積帶，堆積帶輸送直到無紡布成卷、打包，單根長絲(si) 的直徑為(wei) 15~ 35um。與(yu) 熔紡工藝類似，纖維結構無序，但具有輕、保暖和高吸水性。與(yu) 其它布料相比，無紡布具有*的單位密度/重量的抗張強度，主要應用於(yu) 防水密封材料、衛生用品或土工布，如防止水土流失等。

　　“Reicofil”工藝中，空氣遍布整個(ge) 織布，而在後續工序，纖維分離並通過氣旋混合。

　　蘇拉集團（Saurer）旗下紐馬格（Neumag）提供給土耳其的生產(chan) 線采用ASON Spunbound 技術。由於(yu) 噴絲(si) 板、注射器和堆積帶位置可變，生產(chan) 靈活性大大增強。因此，單一一條生產(chan) 線可以生產(chan) 許多種產(chan) 品，而且切換時間非常短。同時，也可以使用不同的原料，如複合纖維以及目前在無紡布巿場增長極其迅速的聚酯材料。

無紡布生產(chan) 中的過濾係統

　　在無紡布生產(chan) 過程中，熔體(ti) 過濾係統的作用是除去熔體(ti) 中的雜質，保護噴絲(si) 板。因為(wei) 即使很小的雜質也可能迫使更換噴絲(si) 頭，造成整條生產(chan) 線停車。同時，每個(ge) 纖維的斷頭都可以導致無紡布的瑕疵和不規整。另外，在纖維紡絲(si) 過程中，也要求噴絲(si) 板更換頻率低。

　　對過濾細度的要求取決(jue) 於(yu) 無紡布的結構和應用領域，對於(yu) 土工布產(chan) 品，肉眼可見的雜質是允許的，而對於(yu) 醫療用品，任何微小的雜質都必須被清除。噴絲(si) 板過濾器的過濾細度由終產(chan) 品和纖維的直徑決(jue) 定，通常為(wei) 20~75um。

　　多數情況下，更換噴絲(si) 板的過濾器隻能在生產(chan) 線停止階段進行，同時通過上遊熔體(ti) 過濾器泄壓。通常，上遊熔體(ti) 過濾器的過濾細度與(yu) 噴絲(si) 板過濾器的過濾細度相當或更細，以達到延長噴絲(si) 板壽命。

　　在選擇過濾器類型時，必須考慮過濾器對熔體(ti) 特性不會(hui) 造成任何影響。死角、停留時間過長、空氣進入過濾器或氧化的熔體(ti) 都可能導致聚合物降解、改變原料特性和造成產(chan) 品質量缺陷，因而必須停機清理。

　　另一方麵，原材料價(jia) 格和營運成本的上升，要求必須考慮過濾係統的經濟因素，延長噴絲(si) 板過濾器的換網時間及改善產(chan) 品質量可以節約成本。同時，也必須考慮投資和營運成本。

　　另外，需要著重考慮的是能否使用回收物料，由於(yu) 原料占整個(ge) 生產(chan) 成本的比重很大，使用更加便宜的回收料更能快速回收投資，通常，投資過濾器的回收期應少於(yu) 12 個(ge) 月。

　　無紡布生產(chan) 要求工藝連續和壓力穩定，以確保紡絲(si) 過程連續。德國格諾斯（Gneuss）研製的過濾器，熔體(ti) 流道過濾麵積大，采用具有專(zhuan) /利技術的旋轉式過濾技術，過濾轉盤位於(yu) 兩(liang) 個(ge) 模塊之間。
 

SFXmagnus技術

　　該技術的過濾盤位於(yu) 過濾模塊之間，全封閉，因而可減少外界因素對熔體(ti) 造成不良影響。過濾網以環形分布在過濾盤上，整個(ge) 過濾係統依靠堅硬、平整的表麵密封，無其它密封件，因而係統不易損壞。過濾盤依靠液壓驅動，根據壓力和/或時間，每次旋轉很小的角度（ 小於(yu) 8 度 ）。

　　過濾盤的每次旋轉都使得一小部分幹淨的過濾網進入熔體(ti) 流道中，同時，同樣麵積的髒濾網離開熔體(ti) 流道，因而過濾係統的有效過濾麵積總是保持一致不變。

　　由於(yu) 過濾盤旋轉的角度很小，在自動髒濾網移出熔體(ti) 流道過程中不會(hui) 對生產(chan) 造成任何不良影響。當要更換整個(ge) 濾網時，隻須打開過濾器左側(ce) 的換網門即可，同樣也不會(hui) 對生產(chan) 造成任何不良影響。

SFXmagnus 工作原理

　　由於(yu) 采用“自動預排”技術，即使更換濾網過程中帶入極少量的空氣，也可以在濾網進入熔體(ti) 流道前被排除，這也確保係統可迅速運轉。

　　過濾盤連續旋轉令SFXmagnus可以在短時間內(nei) 提供較大的過濾麵積，即使原料中雜質較多也可處理，因此，該過濾係統可處理高比例的回收料。SFXmagnus *存在，因此，在整個(ge) 過濾係統內(nei) 不會(hui) 有熱降解物料。

SFXmagnus 特點：

• 熔體和終產品質量均勻、連續； 
• 全自動操作； 
• 壓力始終穩定，即使更換過濾網； 
• 可應用於各種類型和粘度的熔體； 
• 有效過濾麵積可達11000cm2； 
• 係統承壓/高可達800bar，過濾細度可達3um，熔體溫度/高可達350℃； 
• 全封閉設計，100%無外界因素影響，且無需進行濾網的整體清潔。

RSFgenius技術

　　格諾斯的RSFgenius過濾係統同樣適用於(yu) 無紡布的生產(chan) ，並且它與(yu) SFXmagnus相比較，具有更好的性能，特別是具有自清洗功能，能夠處理物性極其敏感和雜質含量*的物料。

    RSFgenius的濾網轉盤*包覆在兩(liang) 個(ge) 模塊之間，轉盤內(nei) 放置有環形分布的濾網片，側(ce) 麵換網門打開即可更換過濾網，不會(hui) 對正常的生產(chan) 造成任何影響。 當過濾設備前的熔融物料壓力增加時，濾網轉盤會(hui) 由液壓缸帶動轉動（每次旋轉約1°），因此保證濾網的有效過濾麵積維持一致穩定。

　　已用過髒的濾網再轉入熔體(ti) 流道前，可經由專(zhuan) /利設計的逆洗係統將濾網清洗幹淨，以利再次使用。

　　在出口模塊內(nei) 裝有逆洗活塞，熔融物料在經過濾網後從(cong) 主流道分出一股細流道，將過濾後的幹淨物料導入逆洗活塞，在每次轉盤轉動時，逆洗油壓缸會(hui) 給於(yu) 幹淨的物料以高壓脈衝(chong) 噴射，噴射緊貼濾網的狹窄開口，並將原濾網上的髒料從(cong) 背後衝(chong) 洗出去。

　　逆洗料的用量可根據物料的清潔程度自由調整，大概介於(yu) 產(chan) 能的0.01~0.1%之間；而逆洗液壓缸的速度也是可調整的，如此可使逆洗料壓高於(yu) 塑料從(cong) 主流道通過濾網之壓力損失，以保證出色的濾網清洗過程。

　　RSFgenius 係統可在穩定的壓力下全自動連續地運轉，連續運轉模式利用“旋轉技術”，亦即靠轉盤轉動所實現，通過控製過濾盤的轉動來獲得穩定的壓力。整個(ge) 設備是由熔融物料的背壓或差壓來控製運轉，運轉中料壓變動不超過±2bar，有效過濾麵積及濾網汙染程度可維持一致及穩定。

　　更換濾網時也不會(hui) 發生壓力大幅變動，保證了工藝一致性與(yu) 穩定性，這些都是熔體(ti) 、溫度與(yu) 粘度變化關(guan) 係中有一致穩定的剪切應力所致。尤其是采用這種旋轉技術，在換濾網時不會(hui) 有裂解材料被導引進入生產(chan) 流程的主流道中。

　　該設備具整體(ti) 的濾網自動逆洗清洗功能，而傳(chuan) 統的更換濾網設備則需操作人員將用過一次的濾網從(cong) 設備中取出，再放入新的濾網使用。

　　RSF genius 過濾係統*自動化操作，同時，可避免在更換濾網過程中因操作人員的失誤造成物料汙染。

　　過濾轉盤及熔融物料*密封包覆在兩(liang) 個(ge) 外圍本體(ti) 模塊中，從(cong) 而*與(yu) 外界影響因素隔離，熔融物料受到持續的保護，所有與(yu) 熔融物料接觸之設備組件不會(hui) 與(yu) 空氣中氧氣與(yu) 水份接觸。

　　由於(yu) 該設備采用密封設計並且流道進行了優(you) 化，因而所有熔融物料在整個(ge) 設備中之滯留時間非常短（小於(yu) 1 分鍾）。在濾網轉盤轉入流道前，都會(hui) 經過全新熔融物料的逆洗過程，而用來逆洗的熔融物料量很少，且轉至流道的時間一般取決(jue) 於(yu) 所設定的轉盤轉速，設定已經通過實際顏色變化測試驗證過。

　　設備逆洗量可依需求與(yu) 現場條件做調整，因此可保證濾網清洗過程。尤其此逆清洗步驟是實施在非常小範圍的濾網上（約小於(yu) 1°），可保證在此小範圍內(nei) 相同的逆洗流速，這就是為(wei) 什麽(me) 即使濾網細至3μm 時，仍可確保濾網100%清洗幹淨，並可再使用。逆洗壓力在此時被調至大於(yu) 雜質帶來的壓力。

　　由於(yu) 在逆洗時，熔融物料以脈衝(chong) 方式流經小範圍濾網，因此逆洗時物料流失量可降至幾乎可忽略不計。在雜質含量很高時，其流失量/高僅(jin) 為(wei) 產(chan) 能之1%，大大低於(yu) 普通換網器更換過濾網時物料的損失，從(cong) 而使其損失量小於(yu) 其它所謂逆洗過濾器的10倍以上。

　　濾網的使用壽命及次數取決(jue) 於(yu) 使用中所產(chan) 生的疲勞應力，其中濾網細度及熔融物料粘度是重要決(jue) 定因素。例如，20μm濾網可重複使用60~110 次，而其它具有逆洗功能的過濾器的濾網一般隻能重複使用2~5 次。

　　因而濾網轉盤是旋轉運轉，在流道中有效過濾麵積內(nei) 濾網一直不停的變換著，這會(hui) 使累積在濾網上的雜質髒餅的滯留時間變得非常短暫。相較於(yu) 蠟燭型濾網過濾設備，其雜質髒餅之滯留時間至少超過轉盤式的5千倍。保持短暫的雜質髒餅滯留時間是一大優(you) 良特性，因為(wei) 髒餅長期滯留會(hui) 對熔融物料或終產(chan) 品質量產(chan) 生不良影響。

　　由於(yu) 流道的優(you) 化設計和熔體(ti) 在係統中的停留時間極短（ 少於(yu) 1 分鍾 ），逆洗過程中熔體(ti) 的更換都可確保整個(ge) 工藝無幹擾。同時，逆洗過程也可防止在更換濾網後，空氣進入過濾係統。

其它類型的熔體(ti) 過濾器

　　在實際生產(chan) 中，應用了許多其它不同種類的過濾器，但它們(men) 多數不能確保係統的壓力穩定和工藝連續。

　　常見的過濾器有燭式過濾器、雙柱塞式過濾器和滑板式過濾器，這些過濾器的有效過濾麵積會(hui) 在生產(chan) 進行及更換濾網工程時改變，造成無紡布生產(chan) 的波動。同樣，固定的過濾器也難以確保工藝連續和壓力穩定。

　　多數情況下，熔體(ti) 流道的設計會(hui) 采取折中的方式，因此，在選擇過濾器時，應仔細考慮存在的死角對生產(chan) 可能造成的幹擾。

　　燭式過濾器具有很大的過濾麵積，因而不需要頻繁更換濾網，減少了更換濾網的次數。但這也造成了熔體(ti) 在過濾係統中殘留量大，停留時間長。

　　同時，燭式過濾器所需空間也較大，更換濾網也是艱苦和危險的工作，需要技術熟練的工人進行，濾網雖然可以多次重複使用，但為(wei) 了確保清洗後的過濾網品質合格，須使用複雜、昂貴的清洗設備。

　　雙柱塞式過濾器有多種設計，但都有一個(ge) 通病，即過濾係統中存在死角，因而在柱塞表麵易產(chan) 生降解物料，使得生產(chan) 中或更換濾網後，產(chan) 品中有焦料或黑點。另外，由於(yu) 有效過濾麵積的變化可引起壓力波動。

　　對於(yu) 具有反清洗功能的雙柱塞過濾器來說，反清洗過程無法真正將濾網清洗幹淨，也在一定程度上增加了操作成本。

直接使用回收料

　　由於(yu) 原材料價(jia) 格的上升，直接使用部分或全部回收料進行生產(chan) 是十分重要的。為(wei) 了確保回收料生產(chan) 的終產(chan) 品質量與(yu) 全新料生產(chan) 的終產(chan) 品質量一致，過濾器起到至關(guan) 重要的作用。

　　此時，過濾器的細度應比噴絲(si) 板過濾器的細度還要細，以確保更換噴絲(si) 板過濾器的頻率極低，不會(hui) 對生產(chan) 造成中斷或幹擾。

　　另外，無紡布生產(chan) 中物料堆積量很大，隻有采用全自動、壓力穩定的過濾係統才能降低生產(chan) 成本。SFXmagnus 和RSFgenius 旋轉式過濾係統的設計，便是要確保生產(chan) 連續。