Steigende Ansprüche an das Endprodukt machen die Polymerschmelzefiltration für den Faserhersteller heute unumgänglich. Der RSFgenius-Filter arbeitet druck- und prozeßkonstant und ermöglicht eine Fadenherstellung mit hoher und konstanter Qualität. Sein Rückschußkolbenkonzept gewährleistet auch bei kleinen Filterfeinheiten eine hohe Siebreinigung.
Dipl.-Ing. Daniel Gneuß
Der RSFgenius ist ein universelles Schmelzefilter, das sich insbesondere für die Feinstfiltration und die Filtration thermisch empfindlicher Schmelzen eignet. So wird das Filtersystem beispielsweise für die Feinstfiltration von Polyesterfasern mit Feinheiten von 6 bis 8 µm und für elastische Fasern (Spandex) mit Feinheiten von 8 bis 10 µm eingesetzt.
Technischer Aufbau
Die Technik des RSFgenius basiert auf dem Rotary-Prinzip. Hierbei setzt man eine Siebscheibe ein, die sich zwischen zwei Filterblöcken dreht (Abb. 1). Auf ihr sind die Spezialfiltermedien ringförmig angeordnet. Die Abdichtung des Filtriersystems erfolgt ohne Dichtelemente durch sehr harte und plane Gleitflächen, wodurch das System nahezu verschleißfrei arbeitet. Durch die Drehbewegung der Siebscheibe wird der automatische Austausch der verschmutzten Siebe ohne jegliche Beeinflussung des Verarbeitungsprozesses gewährleistet (Abb. 2).
Kontinuierliche Arbeitsweise
Der RSFgenius-Filter arbeitet kontinuierlich, druckkonstant, prozeßkonstant und vollautomatisch. Die kontinuierliche Arbeitsweise ist durch die Rotary-Technologie gewährleistet, d.h. durch die Drehbewegung der Siebscheibe. Druckkonstanz wird durch die Regelung der Drehbewegung der Siebscheibe erreicht. Die Regelung erfolgt über den Vor- oder Differenzdruck, wobei die Druckschwankungen max. ±2 bar betragen. Bei Erreichen eines vorgegebenen Druckanstieges vor dem Filter wird die Siebscheibe mit Hilfe eines Hydraulikantriebes in Schritten von 1° weiterbewegt. Dadurch bleibt die freie Siebfläche und der Verschmutzungsgrad der Siebe immer konstant.
Prozeßkonstanz ist gegeben, da der Siebwechsel neben eines stabilen Durchsatzes keinerlei Druckspitzen und durch die immer gleichbleibende Scherbelastung der Schmelze auch keine Temperatur- und Viskositätsänderungen verursacht. Der Siebwechselvorgang stört somit den laufenden Prozeß nicht. Darüber hinaus gelangen beim Siebwechsel durch die Rotary-Technologie keinerlei Crackprodukte in den Schmelzestrom. Beides, Prozeß- und Druckkonstanz, ermöglicht ein Endprodukt ohne Schwankung der Abmessungen und Qualität, soweit sie vom Filter beeinflußt sind. Selbst Schwallverschmutzungen regelt das Filter problemlos aus. Durch die Drehung der Siebscheibe und den konstanten Austausch der aktiven Siebfläche im Schmelzekanal resultiert im System eine sehr kurze Schmutzkuchenverweilzeit. Bei Kerzenfiltern ist diese bis zu 5000fach länger. Eine kurze Verweilzeit verhindert kritische Veränderungen im Schmutzkuchen, die sich negativ auf die Schmelzequalität auswirken.
Integrierte Siebreinigung
Zur vollautomatischen Arbeitsweise des Systems trägt auch die integrierte Siebreinigung bei. Mit herkömmlichen Siebwechslern muß das Bedienpersonal verschmutzte Siebe aus dem Schmelzekanal entfernen und diese durch saubere ersetzen. Beim RSFgenius reinigt ein integriertes Rückschußkolbensystem das verschmutzte Sieb, kurz bevor es wieder in den Schmelzekanal eintritt. Für diesen Prozeß wird gefilterte Schmelze innerhalb des Auslaufblockes von dem Hauptschmelzestrom getrennt und zum Rückschußkolben transportiert. Dieser schießt mit einem Hochdruckimpuls die Schmelze über einen schmalen Spalt durch das verschmutze Sieb nach außen und entfernt auf diese Weise vorhandene Schmutzpartikel.
Vorteile des eingebauten Rückschußkolbensystems
• Effektivität der Siebreinigung
Die Rückspülgeschwindigkeit und die Rückspülmenge sind entsprechend den Erfordernissen und Gegebenheiten einstellbar. Da die Siebreinigung zudem noch auf einem sehr schmalen Siebsegment erfolgt, ist eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit garantiert. Dadurch findet eine fast hundertprozentige Siebreinigung auch bei sehr kleinen Filterfeinheiten bis zu 6µm statt.
• Schmelzeverluste
Der Schmelzeverlust durch die Schußkolbenrückspülung ist minimal, da auf der schmalen zur Reinigung anstehenden Siebsegmentfläche ein gleichmäßiger Schmelzefluß vorliegt, der sich in seiner Menge und Fließgeschwindigkeit optimal einstellen läßt. Der Materialverlust beträgt bei sehr hoher Verschmutzung maximal 1 % des Durchsatzes (Abb. 3). Damit liegt er im Vergleich zu anderen Systemen deutlich niedriger.
• Unabhängigkeit der Siebreinigung
Der Filter arbeitet durch sein Rückschußkolbenkonzept unabhängig vom Schmelzedruck im Schmelzekanal und der Schmelzeviskosität. Daraus resultiert eine hohe Flexibilität des Filtriersystems.
• Dauer und Häufigkeit der Siebnutzung
Die Dauer und Häufigkeit der Siebnutzung ist in der Regel nur durch die Wechsellastbeanspruchung der Siebe begrenzt. Die Siebfeinheit und die Schmelzeviskosität sind dabei von Bedeutung. Abbildung4 zeigt die Abhängigkeit der Siebnutzungshäufigkeit von der Filterfeinheit. Bei einer Filterfeinheit von 20 mm kann ein Sieb durchschnittlich 50mal wiederverwendet werden.
Kein Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit
Die Siebscheibe – und damit auch die Schmelze – ist komplett von den beiden massiven Filterblöcken umschlossen. Durch Öffnen einer kleinen Klappe, die den Zugang zu den Kavitäten ermöglicht, lassen sich die Siebe in die Kavitäten einlegen. Alle schmelzeberührenden Teile kommen weder mit Sauerstoff noch mit Luftfeuchtigkeit in Berührung. Die Kunststoffschmelze ist somit nachhaltig geschützt. Durch die kurze Bauweise des Filters und die rheologisch optimierte Fließkanalgestaltung ist die Verweilzeit aller Schmelze im gesamten Filtriersystem sehr gering. Je nach Scheibendrehzahl liegt diese zwischen 2 und 30 Minuten.
Die Folge ist eine Qualitätsverbesserung der Schmelze mit bis zu 50% weniger Fadenrisse beim anschließenden Spinnprozeß.
Weitere Informationen cav-253
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