过滤系统是塑料薄膜挤出加工过程中必不可少的一个重要环节。传统的熔体过滤装置可能会造成压力、料流速度的波动、生产停机等影响。对高速挤出的拉伸薄膜生产过程而言，产品缺陷或生产停机对生产效率以致企业效益都会造成巨大影响。德国格诺斯塑胶技术有限公司开发成功的压力恒定和全自动的过滤系统很好地解决了这一问题。

     单、双向拉伸薄膜生产概述

     拉伸薄膜的生产是塑料粒子在挤出机中熔化后通过长孔或环型口模挤出，再通过拉伸设备拉伸成型为薄膜制品。

     塑料粒子经相应的配料和混合系统进入挤出机，为了形成均匀、熔融的原料，塑料聚合物通常需要经过滤后再加工为薄膜。进行拉伸加工前，薄膜卷须冷却到熔点以下。为了保证拉伸的正确操作，需借助于轧辊、暖气炉或暖风机将温度进一步下降到略低于结晶熔化点。在接下来的成型过程中，薄膜在冷却到室温无应力状况下成卷之前，可再次加温放松。

     薄膜拉伸时的加热—机械处理导致塑料分子的再定位，这个过程可以提高强度，使材料具有较高的弹性系数和较低的张力以及较好的稳定性。

     总体来说，单向和双向拉伸存在一些区别。在单向拉伸过程中，注入的薄膜材料在成形后经喷嘴进入由许多轧辊组成的拉伸单元，轧辊的转速不同。由此随着长度的变化可以相应地达到薄膜的厚度变化。经过单向拉伸可以提高薄膜的抗撕裂强度，所以绳索、包装带或袋子的编织线都采用这种工艺生产。薄膜生产的厚度在 25 至 800 μm 之间。

     单向拉伸装置，一定容量的材料形状的改变由单向拉伸实现。

     在分两步的双向拉伸中，经过经向预拉伸的薄膜以与挤出方向同样的长度在正交的方向拉伸。随着线性马达的开发，使上述拉伸过程可以灵活地连接在一起及纵、横双向拉伸的高效率成型成为可能，这就是双向拉伸所谓的“同步”拉伸，无需复杂的传输和链式结构。这种同步拉伸设备的生产商认为聚合物应力的均匀度越高，可以赋予产品的弹性系数、抗撕扯强度和抗拉伸强度越高。

     双向拉伸还可以使最终产品具有更好的均匀度以及极佳的透明度。由于它的这一特性，所以常用于如包装膜、胶卷、录音、录像带的生产。产品的厚度在 1 至400 μm间。

     双向拉伸过程中，所生产的软管通过后续的重新加温工序并吹制拉伸。在此过程中产生一个新的膜泡，该生产过程也称为 “双膜泡” 生产工艺。

     根据工艺和使用材料的不同，拉伸比可达 50:1 。在这样的拉伸条件下，极微小的颗粒都可能成为断裂点。拉伸后的薄膜有的只有几微米厚，在这样的薄膜生产中过滤的重要性不言而喻。在熔体离开喷嘴时，不能有薄膜厚度 2-3倍大的颗粒的存在。此外，较大的微粒对诸如表面质量和光学性能等因素都会有重要影响。

     不同的过滤系统

     非连续性和所谓连续性的换网器

     单向拉伸薄膜的生产对聚合物纯度的要求相对较少，所加工的过滤精度在 40-100μm之间。通常使用柱塞式或双柱塞式换网器。

     在双柱塞式过滤器中，熔体流分成两股，各自通过一个连着截止挡板的柱塞流出。在经过过滤后，两股料流重新合并流入模具内。每一个柱塞上有一块有孔穴的板，为了便于换网，柱塞首先通过液压油缸被移开，同时熔体流道被柱塞隔断，在换网期间生产仍然在继续，但是过滤面积只有原先的一半，从而熔体压力比原先高很多。

     在用这些准连续的双柱塞或是滑板过滤器生产薄膜的过程中，主要会产生如下的问题：在换网时会产生较大的压力上升，因为一个滤网穴会短暂完全地关闭，从而造成剪切增强，可能影响熔体的流动特性。这些变化常常可能影响到薄膜的厚度和纯度，甚至会造成薄膜断裂。

     此外，系统所采用的柱塞结构，不易清洗，包括换网时柱塞内焦烧而产生的分解粒子也不易清除。在生产过程中，为了保证高的加工精度常采用较长的密封结构，在熔体流道内会形成死角。在清洗时，由于所有滤网穴有效的清洗而会产生高的清洗物料损失，会导致产量下降。

     柱塞或者滑板过滤器，即使具有非常好的过滤功能，在双向拉伸薄膜的制造中也是不可行的。若因为频繁地更换滤网而导致拉伸装置生产中断，将对效率造成非常大的影响。重新启动常常需要较长的时间，这将意味着大量物料的损失。即使是非常小的波动也常会导致薄膜的断裂，或厚度超标。

     使用长寿命大面积过滤器

     为了延长两次换网的间隔，在双向拉伸薄膜生产中，常采用大面积的过滤器，如蜡烛型的过滤器或所谓的碟片式过滤系统，过滤区域的过滤精度是6 μm - 100 μm，过滤面积大约为4-16平方米。

     大面积过滤器使得达到大约2-6周的使用寿命变为可能，必要的换网过滤件插入需要约1-3个小时，即使现有备用过滤罐能够加快换网，对整个生产过程而言也是非常危险和复杂的。在换网过程中，经常会导致加工过程中断。

     另外一个问题在于过大的过滤面积或者容积。首先，熔体以及脏料的停留时间因而被延长几倍，而这又导致热敏感的塑料，如聚酯等，与停留时间息息相关的聚合物特性（温度、粘度、颜色）也随之发生变化。

     其次，为了缩小过滤器的占有空间，缩短停留时间，过滤网常设计成弯曲、加边、有褶皱的形状以增加过滤面积。若在加工过程中遇到超精细过滤精度时，非常细的金属丝常受到强有力的机械冲击，滤网的弯曲边缘会发生变形。

     由于这种变形，滤网会失去其特定的过滤精度，并会随着生产过程的进行而不断降低。即使使用无纺布金属（如烧结金属毡）滤网，这个问题依旧无法解决。

     由于使用大面积过滤器而易引发的问题

- 大的过滤面积导致较长的停留时间；

- 昂贵的滤网导致时间耗费和昂贵的清洁处理费用；

- 脏料的长时间停滞导致过滤后令人烦恼的夥粒的产生；

- 当更换滤网时，在停工期或者生产时会造成巨大干扰；

- 当清洁过滤系统时，对人员和环境会造成危害。
这些大面积过滤器的另一个弱点是过滤网的成本费用，由于部分结构非常复杂，费用过于高昂，以致于这些蜡烛型过滤器在使用过一次后还不能立刻丢弃，必须清洗后重复运用。在专门的燃烧室管道中这种清洁处理过程会危害生态环境。而通过溶剂来清洗，毒性同样令人担忧。这也正是一些专业的公司在巿场上宣布说他们可对蜡烛型过滤器彻底的清洁提供最专业的服务的原因。

     “RSFgenius”旋转过滤系统

     德国格诺斯塑胶技术有限公司开发的“RSFgenius”旋转过滤系统具有压力恒定和全自动的过滤系统，较好的解决了传统过滤系统由于换网可能引发的种种问题。

     RSFgenius主要有三个组成部分：一个入口组块，一个出口组块和介于两者之间的旋转过滤转盘，这三部分的密封通过很狭窄的缝隙和坚硬平整的表面来实现。由于这种设计，保证了与熔体接触的部分在任何情况下都不会受到环境因素影响。

     数个过滤网环形分布在旋转时可允许熔体通过的转盘上，当塑料熔体通过过滤区域时，塑料粒子停留在那里导致压力轻微增大，这时控制系统对压力增长作出反应，然后过滤转盘转动大约1℃。因而脏的过滤网被连续地移开熔体流道而干净的滤网被切换进来。正由于这种运作模式，过滤系统在恒压下运作，熔体的压力差最多为2bar。

     脏的过滤网在重新进入熔体流道前会被及时清洗。脏料会被高压冲洗装置清洁，基于这个考虑，少量已经被过滤的物料会被从熔体出口流道抽取出来并储存在液压油缸驱动的小罐中，然后被后面的物料高压推射，依次通过转盘和滤网，以大约30-80bar的压力进入入口组块。

     RSF天才的过滤系统主要构造。

     清洗压力经常被调整到一个事先确定的压力，只有一个细小区域（大约占过滤总面积的1%）被单独冲击以便每次都可以确定的压力用于清洗。

     通过液压控制系统，冲洗活塞的冲洗量和速度一样可以自由调节以便于每次清洗使用最小的冲洗量达到清洗效果。基于这种运作模式，这一系统事实上可以实现100%清洗滤网并且滤网可被重复利用达200次。

     这一系统已被应用于高水平、有稳定薄膜质量保证要求的行业中。

来源:中国淘金商务