Produktqualität verbessert, Betriebskosten gesenkt

Der Autor: Josef Baumgartinger Head of Filtration & Separation Technology, Lenzing

Dadurch ist in vielen Anwendungen die Produktqualität verbesserbar und dies bei einer signifikanten Einsparung von Betriebskosten. Investitionen rechnen sich daher in vielen Fällen bereits innerhalb eines Jahres. Anhand des im Folgenden geschilderten Praxisbeispiels wird verdeutlicht, dass durch den Einsatz eines geeigneten automatischen Rückspülfilters einerseits die Produktqualität verbesserbar und weiters eine beachtliche Betriebskosteneinsparung erreichbar ist. Bei einem führenden deutschen Unternehmen in der Oberflächentechnik konnte im Bereich der Eloxalproduktion aufgrund höheren Absatzes die Fertigungskapazität deutlich erhöht werden.

Um Aluminium dauerhaft vor Umwelteinflüssen resistenter zu machen, wird eine oxidische Schutzschicht auf der Materialoberfläche aufgebracht. Dies erfolgt mithilfe des Eloxalverfahrens durch anodische Oxidation. Ein wichtiger Schritt bei diesem Prozess ist das abschließende Sealing, bei dem die poröse Struktur des Oxids durch Tauchen in reinem, voll entsalztem Wasser bei annähernd 100 °C verdichtet wird. Dabei ist darauf zu achten, dass die Reinheit des Wassers gewährleistet wird, indem eingetragene Verschmutzungen aus den vorhergehenden Prozessstufen entfernt werden.

Eine laufende Pflege des Bades – im Anwendungsfall etwa 40 m3 – durch Filtration bei möglichst großen Umwälzmengen ist daher wichtig für die Lebensdauer des Heißverdichtungsbades. Häufig eingesetzt werden hierfür Scheibenfilter, Beutel- und Kerzenfilter oder Garnwickelkerzen. Die Elemente filtrieren zu Beginn sehr ineffektiv bei relativ großen Umwälzmengen, bis sich dann ein Filterkuchen aufbaut, der die eigentliche Aufgabe der Filtration (Mikrofiltration) übernimmt. Dies allerdings bei niedrigen Durchsatzmengen, die für eine Badpflege nicht ausreichend sind.

Aus der erfreulichen Absatzsteigerung beim Hersteller der eloxierten Aluminiumprofile resultierte – um die Produktqualität auf dem gewohnt hohen Niveau halten zu können – jedoch eine kürzere Badlebensdauer und erhöhter Filtermaterialverbrauch mit allen damit verbunden zusätzlichen Betriebskosten.

Der Lenzing-RWF ist ein vollautomatisches, kontinuierliches System, das nach dem Prinzip der Oberflächen-, Tiefen- oder Kuchenfiltration arbeitet. Als Filtermaterial wird ein Filtergewebe oder ein Metallfaservlies verwendet, das die Partikel an seiner Oberfläche oder im Inneren des Vlieses zurückhält. Nachdem ein vorbestimmter Grad an Verschmutzung erreicht wurde, setzt ein Rückspülvorgang mit einer kleinen Menge filtriertem Medium ein, der das Filtermaterial freispült. Die Rückspülung der Verunreinigung wird von der Rückspüleinheit im Filter ausgeführt. Filterfeinheiten bis 3 µm mit Metallfaservlies und bis 10 µm mit Gewebe sind möglich. Mit Filterkuchenbildung am Filtermaterial ist eine Mikrofiltration bis unter 1 µm möglich.

Der patentierte Filter hat eine partielle Rückspülung. Während dieser bleibt die Filtration an 95 % der Filterfläche erhalten. Je nach Filtertyp werden zwischen 2 und 3 l bei einer Filterdurchsatzleistung von etwa 10 m3/h und ca. 20 bis 30 l bei ca. 100 bis 120 m3/h Filterdurchsatzleistung an Rückspülmenge benötigt. Die Dauer der Filtrationszyklen hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Verschmutzungsgrad, Charakteristik der Partikel, Durchsatzleistung und Filterfeinheit sind die primären Faktoren die die Anzahl der Rückspülungen definieren.

Durch die spezielle Filtergeometrie kann im Gegensatz zu anderen am Markt erhältlichen Rückspülfiltern wesentlich feiner filtriert werden und dies bei gleichzeitig höheren Schmutzanteilen. Die Partikelabscheidekurve zeigt bereits bei 4 bis 5 µm absolute Abscheideraten. Sogar bei 1 µm werden immerhin noch 35 % der Partikel abgeschieden. Und dies bei Durchsatzraten pro Filter von ca. 120 m3/h.

Für die Filtration des Heißverdichtungsbades wurden mehrere Wickelkerzen eingesetzt. Diese mussten bedingt durch die höhere Schmutzfracht mindestens einmal pro Woche getauscht werden.

Durch die Produktionserhöhung wurde auch der Grad der Badverschmutzung höher. Es handelt sich dabei um an der Oberfläche der zu eloxierenden Produkte anhaftende Partikel. Entscheidend für ein qualitativ hochstehendes Reinigungsergebnis wie auch für eine lange Standzeit des Heißverdichtungsbades ist ein kontinuierliches Entfernen der Verunreinigungen. Die erforderliche Badfilterauslegung erfolgt nach den Faktoren Teiledurchsatz, Art und Menge der Schmutzeinschleppung, Verdunstungsmenge und der erforderlichen Badreinheit und natürlich Badvolumen.

Aus diesen Gegebenheiten und der Tatsache, dass die ursprünglich eingesetzten Wickelkerzen sehr schnell durch Schmutzfracht verblockt wurden und dennoch die erforderliche Badqualität nicht erreicht werden konnte, wurde der hier beschriebene Automatikfilter eingesetzt. Auf dem eingesetzten Metallgewebe wird innerhalb weniger Sekunden ein Filterkuchen durch Schmutzpartikel des Unfiltrates gebildet. Diese stellt die eigentliche Filterschicht dar. Nach etwa ein bis zwei Stunden erfolgt die automatische Abreinigung des Filtermaterials durch Rückspülung mit Filtrat. Die Rückspülmenge beträgt zwischen 20 und 30 l je Rückspülung.

Das Resultat aus dieser kontinuierlichen Filtration war und ist eine doppelte Badstandzeit und eine respektable Betriebskostenreduktion. Kein manuelles Wickelkerzenwechseln und keine Entsorgung der Wegwerffilter ist nunmehr erforderlich.

Neben einer konstant hohen Produktqualität ist das Ziel der Betriebsleitung die Kostenreduktion durch Senken des Energieverbrauchs, weniger Abfall und sparsamer Einsatz von Verbrauchsmaterial wie Einsatzchemikalien und Wegwerffilter. Die jährliche Einsparung durch den Einsatz des Automatikfilters RWF statt Wegwerffiltern ist von der jeweiligen Betriebssituation abhängig. Nachfolgend sind einige Einsparpotenziale dargestellt.

Nicht berücksichtigt wurden hier Kosten für die Entsorgung des Abwassers, Kosten für die VE-Wasseraufbereitung und die Entsorgungskosten der Wegwerffilter.

Online-Info: www.cav.de/0611448