Выбор неправильного сита для экструдера — одна из самых распространенных и дорогостоящих ошибок в экструзии полимеров. Сетка с недостаточным размером ячеек позволяет загрязнениям проходить сквозь нее и повреждать последующее оборудование. Слишком мелкое сито создает чрезмерное падение давления, снижает производительность и сокращает срок службы фильтра. Правильный выбор параметров с самого начала позволяет сэкономить материал, время и эксплуатационные расходы.
В этом руководстве подробно рассматриваются все факторы, которые необходимо учитывать: размер ячейки сетки, размер ячейки в микронах, конфигурация слоев, тип ситового пакета, материал и совместимость с оборудованием. В итоге вы получите четкую схему выбора правильного экструзионного сита для любого полимера, любого процесса и любого устройства смены сит.
Что такое сито экструдера?
Экструзионная сетка (также называемая сетчатым фильтром, фильтрующей сеткой для расплава или экструзионным фильтрующим экраном) представляет собой диск или узел из тканой проволочной сетки, устанавливаемый в полимерном экструдере между наконечником шнека и фильерой для фильтрации загрязнений из расплавленного пластика, резины или других полимерных материалов. Она удерживается на месте с помощью разделительной пластины и выполняет функцию основного механического фильтрующего барьера в процессе экструзии.
Сетки экструдера выполняют три основные функции:
- Фильтрация — удаление из потока расплава твердых примесей, таких как нерасплавленные частицы, агломераты сажи, гели, древесные волокна, металлические фрагменты и другие посторонние материалы.
- Генерация противодавления — создание сопротивления, способствующего тщательному плавлению, гомогенизации расплава и стабилизации производительности шнека.
- Гомогенизация потока — выпрямление вращательного потока, выходящего из шнека, в равномерный осевой поток перед его входом в матрицу.
Шаг 1: Разберитесь в количестве ячеек сетки и микронном рейтинге.
Что такое количество ячеек сетки?
Количество ячеек сетки — это число проволок на линейный дюйм в тканой проволочной сетке. Сетка с 20 ячейками имеет 20 проволок на дюйм; сетка с 200 ячейками имеет 200 проволок на дюйм. Большее количество ячеек означает более мелкое расстояние между проволоками и, следовательно, меньшие зазоры между ними.
Что такое микронный рейтинг?
Микронный рейтинг (мкм) обозначает номинальный размер отверстия — размер квадратного зазора между проволоками, измеряемый в микрометрах (микронах). Один микрон равен одной тысячной миллиметра. Сетка с отверстием 150 микрон будет задерживать частицы размером более приблизительно 150 мкм.
Как соотносятся количество ячеек сетки и микронный рейтинг
Размер отверстия зависит как от количества ячеек сетки, так и от диаметра проволоки. Две сетки могут иметь одинаковое количество ячеек, но разные размеры отверстий, если диаметр проволоки различается. Поэтому всегда указывайте размер отверстия. размер апертуры в микронах вместо того, чтобы полагаться только на количество ячеек сетки, когда требуется высокоточная фильтрация.
В следующей таблице показана типичная зависимость между количеством ячеек ячейки и приблизительным размером отверстия для стандартной проволочной сетки простого плетения:
| Плотность сетки (на дюйм) | Приблизительная апертура (микроны) | Класс фильтрации | Типичное использование |
|---|---|---|---|
| 10 – 20 | 840 – 2000 мкм | Грубый | Опорный/подложечный слой, предварительная фильтрация с использованием крупнозернистого вторичного сырья. |
| 20 – 40 | 420 – 840 мкм | Крупнозернистый–среднезернистый | Трубы из полиэтилена/полипропилена, профиль, гранулированный переработанный материал |
| 40 – 80 | 200 – 420 мкм | Середина | Универсальная экструзия полиэтилена/полипропилена/поливинилхлорида |
| 80 – 120 | 125 – 200 мкм | Средне-тонкий | Пленка, полученная методом выдувания, пленка, полученная методом литья, экструзия листового материала. |
| 120 – 200 | 75 – 125 мкм | Отлично | Оптическая пленка, техническая пленка, компаундирование |
| 200 – 325 | 45 – 75 мкм | Очень хорошо | ПЭТ-волокно, полиамидная нить, специальная пленка |
| 325 – 500 | 25–45 мкм | Ультратонкий | Высококачественные оптические приложения, специальные полимеры |
Шаг 2: Определите необходимую степень тонкости фильтрации.
По типу полимера и применению
Необходимая тонкость фильтрации определяется требуемым уровнем чистоты конечного продукта, уровнем загрязнения сырья и устойчивостью последующего оборудования (фильер, фильер, поверхностей валов) к загрязнению. В таблице ниже приведены рекомендации по начальным значениям:
| Приложение | Полимер | Рекомендуемая тонкость помола | Примечания |
|---|---|---|---|
| Экструзия труб и профилей | ПВХ, ПНД, ПП-Р | 40–80 меш (200–420 мкм) | Для ПВХ требуется более высокая устойчивость к давлению. |
| Пленка, полученная методом выдувания / литая пленка | LLDPE, LDPE, PP | 80–150 меш (100–200 мкм) | Контроль геля имеет решающее значение для тонких пленок. |
| Экструзия листового материала | ПЭТ, ПС, ПП | 80–120 меш (125–200 мкм) | Качество поверхности требует стабильной фильтрации. |
| прядение волокна и нити | ПЭТ, ПА, ПП | 200–325 меш (45–75 мкм) | Защита паутинных желез является основной причиной. |
| Гранулирование — первичная смола | ПП, ПЭ, АБС | 40–80 меш (200–420 мкм) | Низкий уровень загрязнения; ориентация на производительность. |
| Гранулирование — переработанный материал | Смешанный переработанный материал | 20–60 меш (250–840 мкм) | Высокая степень загрязнения; необходима многослойная упаковка. |
| Мастербатчи и компаунды | ПЭ, ПП + наполнители | 60–120 меш (125–250 мкм) | Частицы наполнителя могут быстро забивать мелкие сита. |
| Экструзия конструкционных полимеров | ТПУ, ПА, ПОМ, ПИК | 100–200 меш (75–150 мкм) | Часто требуются коррозионностойкие материалы. |
| Экструзия резины | EPDM, силикон, NR | 20–60 меш (250–840 мкм) | Высокая вязкость требует меньшего перепада давления. |
По типу загрязнения
Характер загрязнения также влияет на выбор сетки. Для твердых неорганических загрязнений (частицы металла, песок, стекло) требуется мелкоячеистая фильтрующая сетка, чтобы предотвратить повреждение кристалла. Для мягких органических загрязнений (нерасплавленный полимер, гели, углеродные отложения) требуется сетка достаточно мелкой, чтобы задерживать их, но достаточно крупной, чтобы предотвратить быстрое загрязнение. В сильно загрязненных потоках переработанного материала всегда рекомендуется использовать крупноячеистый предварительный фильтрующий слой перед мелкоячеистым фильтрующим слоем.
Шаг 3: Выберите подходящий тип пакета экранов.
После определения тонкости фильтрации следующим шагом является выбор физической формы сетчатого фильтра. Пять основных типов подходят для различных конфигураций оборудования и производственных требований.
Сварные комплекты сит для экструдера
Многослойная сетка сваривается точечной сваркой по краям, образуя прочный, цельный блок. Слои соединяются без рамы, опираясь на опорную пластину для поддержки краев. Сварные блоки являются наиболее распространенным типом в мире и подходят для ручных, скользящих и поршневых ситовых сменщиков. Они экономичны, просты в обращении и доступны в самом широком диапазоне размеров и комбинаций сеток.
Рамочные комплекты сит для экструдера
Вокруг сетчатого узла устанавливается жесткое внешнее кольцо из алюминия или нержавеющей стали. Рама обеспечивает точный контроль размеров, улучшает герметизацию кромок относительно разделительной пластины и делает монтаж быстрее и надежнее. Рамные пакеты предпочтительны в условиях высокого давления, в процессах, где смещение сита приводит к дефектам качества, и где важна эффективность работы оператора.
Складчатые экструзионные сита
Перед сборкой сетка складывается в гофрированную конфигурацию, что увеличивает эффективную площадь фильтрации в 3–5 раз по сравнению с плоской сеткой того же внешнего диаметра. Гофрированные пакеты обеспечивают значительно меньшее падение давления при той же производительности, более длительные интервалы между заменами сетки и лучшую эффективность при фильтрации мелкоячеистой сетки, где плоские сетки быстро загрязняются. Они являются предпочтительным выбором для ПЭТ-волокна, полиамида и высокоценных пленок.
Ленточные фильтры непрерывного действия
Вместо дискообразного сита через ленточный механизм смены сит подается непрерывный рулон тканой проволочной сетки. Лента автоматически продвигается по мере накопления загрязнений, обеспечивая непрерывную фильтрацию без остановок производства. Ленточные конвейеры используются в высокопроизводительных линиях, где ручная замена сит привела бы к неприемлемым простоям, например, на высокоскоростных линиях по производству полиэтиленовой пленки методом выдувания и линиях по переработке отходов потребления.
Цилиндрические экструзионные сита
Цилиндрический сетчатый элемент используется в корпусах свечных фильтров и узлах центрифужной фильтрации. Большая цилиндрическая фильтрующая поверхность обеспечивает очень высокую грязеудерживающую способность и равномерное распределение потока. Цилиндрические сетки являются стандартными в производстве ПЭТ-волокон и других областях применения систем фильтрации расплава с помощью свечных фильтров.
Шаг 4: Выберите правильную конфигурацию слоев.
Эффективность фильтрующего элемента зависит не только от самой фильтрующей сетки, но и от окружающих её поддерживающих слоёв. Многослойная конструкция распределяет механическую нагрузку, предотвращает деформацию мелкоячеистой сетки под давлением и улучшает грязеудерживающую способность.
Функции слоев
- Опорный слой (грубый, например, сетка 20–40 ячеек) — Обеспечивает структурную жесткость и предотвращает деформацию тонкого фильтрующего слоя под давлением расплава. Размещается со стороны, обращенной к фильере (нижней части) упаковки.
- Предварительный фильтрующий слой (средний, например, 40–80 меш) — улавливает более крупные загрязнения до того, как они достигнут тонкого фильтрующего слоя, что значительно продлевает срок службы.
- Фильтрационный слой (тонкий, например, 100–325 меш) — основной фильтрующий элемент, определяющий фактический размер задерживаемых частиц.
- Уровень распределения (средний, необязательный) — размещается со стороны, предшествующей потоку, для равномерного распределения потока расплава по фильтрующему слою и предотвращения образования каналов.
Руководство по настройке слоев
| Конфигурация | Типичная структура уровней (восходящий поток → нисходящий поток) | Лучше всего подходит для |
|---|---|---|
| Однослойный | 1 × фильтрующая сетка | Низкотемпературная, грубая фильтрация, тестирование |
| 2-слойный | Фильтрация + поддержка | Простые процессы, умеренное давление |
| 3-слойный (наиболее распространенный) | Предварительный фильтр + фильтрация + поддержка | Экструзия общего назначения, выдувная пленка, трубы, гранулирование |
| 4-слойный | Предварительный фильтр + фильтрация + промежуточный фильтр + опора | Применение в условиях высокого давления, переработанные материалы |
| 5-слойные и выше | Распределение + предварительный фильтр + тонкая фильтрация + промежуточная фильтрация + опора | Тонкая фильтрация (волоконная, оптическая пленка), сильно загрязненное сырье. |
Стандартная трехслойная конфигурация — крупный предварительный фильтр / тонкая фильтрующая сетка / крупный опорный слой — является правильной отправной точкой для большинства общих применений экструзии. Переход к четырех- или пятислойной конфигурации рекомендуется при рабочем давлении, превышающем 250 бар, при размере фильтрующей сетки менее 100 меш или при высоком уровне загрязнения исходного сырья.
Шаг 5: Подберите размеры экрана в соответствии с вашим оборудованием.
Даже самые лучшие технические характеристики сита бесполезны, если оно не подходит по размеру. Несоответствие размеров приводит к просачиванию расплава вокруг сита, неравномерному распределению давления и преждевременному разрушению уплотнения. При определении размеров экструзионного сита необходимо подтвердить следующие параметры:
- Наружный диаметр (OD) — должен точно соответствовать отверстию в пластине выключателя. Распространенные размеры варьируются от 20 мм до более 400 мм, но нестандартные размеры часто встречаются в старом или изготовленном на заказ оборудовании.
- Внутренний диаметр (ID) — Подходит для экранов кольцевого или каркасного типа; должен не задевать центральную стойку пластины выключателя, если таковая имеется.
- Толщина — определяется количеством слоев и диаметром проволоки; должна плотно прилегать к основанию экрана без зазоров или чрезмерного сжатия.
- Материал оправы и тип кольца — Алюминиевые рамы являются стандартными для умеренных температур; кольца из нержавеющей стали необходимы при температуре выше 280°C или в агрессивных средах.
Для устройств смены сит (скользящих пластин, поршневых или ленточных) всегда уточняйте требуемый производителем формат сита. Для некоторых устройств смены сит требуются сита с определенными формами вырезов, выемок или обработкой кромок. Компания PFM SCREEN поставляет сита, подходящие для всех основных марок устройств смены сит, включая Nordson BKG, Kreyenborg, Gneuss, Maag и Ettlinger.
Шаг 6: Выберите подходящий материал сетки.
Для большинства стандартных применений экструзии полимеров — ПЭ, ПП, ПЭТ, ПВХ, АБС, ПС при температурах ниже 300°C — нержавеющая сталь 316L Это правильный выбор материала. SS316L обладает превосходной коррозионной стойкостью, хорошей прочностью на растяжение при повышенных температурах и совместимостью практически со всеми стандартными термопластами. SS304 является экономически выгодной альтернативой в тех случаях, когда несколько более низкая коррозионная стойкость 304 по сравнению с 316L является приемлемой.
Специальные материалы требуются в следующих случаях:
- Галогенированные полимеры (ПВХ, ПВДФ, ПТФЭ) — В процессе обработки они выделяют HCl или HF, что вызывает коррозию обычной нержавеющей стали. Рекомендуются сетки из никеля, монеля или инконеля.
- Высокотемпературные конструкционные полимеры (PEEK, PPS, выше 350 °C) — Сплавы Inconel 600 или 625 обеспечивают превосходную стойкость к окислению при экстремальных температурах.
- Абразивно-наполненные компаунды (полиакрилат, наполненный стекловолокном, полипропилен, наполненный минералами) — Использование более твердых материалов для проволоки или увеличение диаметра проволоки повышают износостойкость и продлевают срок службы.
- Применение в контакте с пищевыми продуктами — Требуется нержавеющая сталь SS316L; все материалы должны соответствовать действующим нормам по обращению с пищевыми продуктами (FDA, EU 10/2011).
Подробное руководство по выбору материалов для экструзионных сит представлено в отдельной статье этой серии.
Распространенные ошибки при выборе сит для экструдера
- Указание количества ячеек сетки без размера апертуры. — Количество ячеек сетки само по себе не определяет тонкость фильтрации. Для высокоточных применений всегда указывайте размер отверстия в микронах.
- Использование однослойного экрана под высоким давлением — Один слой мелкоячеистой сетки без опоры деформируется или разорвется под давлением расплава выше примерно 150 бар. Всегда используйте опорный слой.
- Использование слишком мелкой сетки для переработанных материалов. — Мелкие сита быстро забиваются при обработке сильно загрязненного вторичного сырья. Начните с более грубого предварительного фильтра и используйте многослойный фильтр для продления срока службы.
- Игнорирование допусков на размеры — Даже разница в 0,5 мм внешнего диаметра может привести к прохождению расплава. Всегда измеряйте диаметр отверстия в разделительной пластине напрямую, а не полагайтесь на номинальные технические характеристики оборудования.
- Выбор материалов, основываясь исключительно на стоимости. — Использование нержавеющей стали SS304 в соединениях с галогенированными полимерами или стандартной нержавеющей сеткой при экстремальных температурах приводит к быстрому разрушению сетки, загрязнению расплава и потенциальному повреждению оборудования.
Краткий справочник: Сводка по выбору сетки экструдера
| Параметр | Что указать | Ключевые соображения |
|---|---|---|
| тонкость фильтрации | Размер апертуры в микронах | В зависимости от типа полимера, уровня загрязнения и требований к качеству продукции. |
| Тип упаковки экрана | Сварной / каркасный / складчатый / ленточный / цилиндрический | Определяется типом устройства смены экрана и требованиями к выходным данным. |
| Конфигурация слоя | Количество слоев + количество ячеек сетки на слой | Начните с 3-слойной системы; переходите к 4-5 слоям для фильтрации под высоким давлением или тонкой фильтрации. |
| Размеры | Наружный диаметр, внутренний диаметр (если применимо), толщина | Измерьте диаметр отверстия в пластине прерывателя напрямую; подтвердите формат устройства смены сита. |
| Материал | Сплав проволочной сетки + материал рамы/кольца | Нержавеющая сталь SS316L подходит для большинства областей применения; специальные сплавы для коррозионно-активных или экстремально-температурных полимеров. |
Заключение
Выбор сита для экструдера — это многофакторное решение, напрямую влияющее на качество расплава, стабильность процесса и эксплуатационные расходы. Правильный подход заключается в том, чтобы сначала определить требуемую тонкость фильтрации для конкретного применения, затем выбрать тип сита и конфигурацию слоев, отвечающие как требованиям фильтрации, так и механическим свойствам, и, наконец, подтвердить совместимость размеров и материала с конкретным оборудованием и перерабатываемым полимером.
Если вы не уверены в правильности технических характеристик для вашего процесса, техническая команда PFM SCREEN может помочь вам с выбором сита, исходя из типа полимера, производительности, модели устройства смены сита и требований к качеству. Связаться с нами Укажите параметры вашего технологического процесса, и мы порекомендуем оптимальную конфигурацию ситового блока.
Более подробную информацию о ситах для экструдеров вы найдете в нашем полном ассортименте продукции: Сетки и комплекты сит для экструдеров.
