Siebwechsler und Schmelzefiltration: Auswahl eines Filtrationskonzepts

Der Zweck der Filtration

Durch das Waschen werden Verunreinigungen von der Materialoberfläche entfernt. Es wird jedoch nicht alles entfernt, und ein Teil der Rückstände – Papierfasern, feiner Sand, Etikettenreste, vernetzte Gele – gelangt in die Schmelze. Die Filtration ist der Prozessschritt, der diese Partikel zurückhält.

Die entscheidende Frage ist nicht "Welcher Filter ist der beste?", sondern "Was erfordert diese Verunreinigung und was kann der Prozess zu deren Entfernung tolerieren?".

Die zwei Variablen, die das Konzept bestimmen

Art und Grad der Verunreinigung. Papier und Fasern setzen ein Sieb schnell zu. Harte anorganische Partikel (Sand, Glas) setzen das Sieb nicht so schnell zu, führen aber zu Verschleiß an Sieb und Pumpe. Vernetzte Gele und unaufgeschmolzene Partikel sind am schwierigsten zu entfernen und erfordern oft ein feineres Sieb, als es die sichtbare Verunreinigung vermuten ließe.

Zulässiger Druckverlust. Jedes Sieb erzeugt einen Druckverlust. Höherer Druck bedeutet mehr Wärme, höhere Antriebslast und mehr Verschleiß an Extruder und Siebgehäuse. Das Filtrationskonzept muss innerhalb des Druckbudgets liegen, das der Extruder bewältigen kann. Deshalb erfordert eine feinere Filtration meist eine größere Maschine und nicht einfach nur einen anderen Filter.

Die Hauptkonzepte

Hydraulischer Plattensiebwechsler. Eine Platte mit einem oder zwei Sieben wird hydraulisch verschoben, sodass ein sauberes Sieb ein beladenes ersetzt. Er ist robust, einfach und weit verbreitet. Seine Einschränkung ist, dass der Wechsel diskontinuierlich erfolgt – der Schmelzestrom wird kurzzeitig unterbrochen, was sich im Ausstoß als Druck- und Temperaturschwankung bemerkbar macht.

Kontinuierlicher Siebwechsler. Das Sieb wird kontinuierlich oder in kleinen Schritten weiterbewegt, sodass der Schmelzestrom nie vollständig unterbrochen wird. Dies eignet sich für Anlagen, bei denen es auf eine konstante Produktqualität ankommt und bei denen der Bediener nicht bei jedem Siebwechsel anwesend sein kann. Die Investitionskosten sind höher und der Mechanismus ist komplexer.

Laser- oder Feinfiltration. Wenn eine sehr feine Filtration erforderlich ist, wird ein lasergebohrtes oder ähnlich feines Sieb verwendet. Dies erreicht Reinheitsgrade, die mit Gewebesieben nicht möglich sind, allerdings auf Kosten eines höheren Drucks und häufigerer Wechsel. Dies wird dort eingesetzt, wo das Endprodukt es erfordert, nicht als allgemeine Aufrüstung.

Rückspülfiltration. Einige Konzepte kehren den Schmelzestrom um, um das Sieb im laufenden Betrieb zu reinigen, was die Intervalle zwischen manuellen Siebwechseln verlängert. Dies ist eine Methode, um hohe Verunreinigungsgrade ohne Stillstand zu bewältigen, und wird je nach spezifischem Verunreinigungstyp ausgewählt.

Einstufig oder zweistufig

Zweistufige Filtration bedeutet, dass die Schmelze zweimal gefiltert wird – typischerweise zuerst durch ein gröberes und dann durch ein feineres Sieb. Sie wird eingesetzt, wenn:

• Die Verunreinigung so hoch ist, dass ein einzelnes feines Sieb fast sofort verstopfen würde.
• Der erforderliche Reinheitsgrad des Endprodukts in einem Durchgang nicht ohne übermäßigen Druck erreicht werden kann.
• Das Material sowohl grobe als auch feine Verunreinigungen enthält, die besser getrennt voneinander entfernt werden sollten.

Eine zweistufige Filtration ist teurer, benötigt mehr Platz und verbraucht mehr Energie. Sie ist dann sinnvoll, wenn eine einstufige Lösung die Spezifikationen nicht erfüllen kann – dies ist eine Frage des Materials und des Endprodukts, keine reine Präferenz.

Checkliste für die Auswahl

1. Was ist die Verunreinigung? Fasern, Sand, Gele und Metall verhalten sich in einem Sieb jeweils unterschiedlich.
2. Wie hoch ist der Anteil? Dies bestimmt die Häufigkeit des Siebwechsels stärker als die Siebgröße.
3. Welchen Reinheitsgrad erfordert das Endprodukt? Faserspinnen, Folienblasen und Spritzguss

haben sehr unterschiedliche Toleranzen.

1. Welchen Druck kann der Extruder aushalten? This may force a machine size change.
2. How much downtime is acceptable? This is usually what decides interrupted versus

continuous.

1. Who changes the screen, and how often? Operationally, a concept that needs attention every

hour is a different proposition from one that needs it once a shift.

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