Kunststofindustrie: metalen filters in de frontlinie!

Kunststoffen zijn synthetische polymere materialen, samengesteld uit macromoleculen. Elk polymeer is een samenstelling van kleine moleculen, monomeren genaamd, die zich tot een lange keten verbinden. De viscositeit en de mechanische sterkte van een polymeer nemen toe met de polymerisatiegraad, d.w.z. de lengte van de ketens.

Polymeren vertonen visco-elastisch gedrag: zij hebben zowel elastische als viskeuze eigenschappen. Elastisch, ze vervormen bij spanning en keren snel terug naar hun oorspronkelijke staat zodra de spanning wordt weggenomen, een eigenschap die in de industrie wordt gebruikt om ze te vormen.

In termen van viscositeit zijn gesmolten polymeren reofluïdisch. In rust hebben ze een georganiseerde structuur die verantwoordelijk is voor een zekere weerstand tegen stroming. De stroming dwingt de ketens waaruit ze bestaan om zich parallel aan elkaar te oriënteren. Dit resulteert in een lagere stromingsweerstand en dus een lagere viscositeit naarmate de spanning toeneemt.

Kom meer te weten over : viscositeit

Polymeren kunnen op basis van hun reactie op een temperatuurverhoging in twee categorieën ingedeeld worden: thermoplasten (lineaire polymeren) die boven een bepaalde temperatuur smelten en thermoharders (driedimensionale polymeren) die bij de eerste verhitting een kruisverbinding aangaan en verharden.

In de gesynthetiseerde polymeren kunnen gebreken worden waargenomen. Deze worden meestal veroorzaakt door de aanwezigheid van verontreinigingen (deeltjes, vezels of insluitsels). Tijdens het proces kunnen sommige polymeren ook plaatselijk geleren, omdat de temperatuur te hoog is of in stagnatiezones of rond onzuiverheden (organische verontreinigingen, katalyseresiduen, enz.). Filters zijn daarom essentieel op kunststofproductielijnen.

De reologische- of vloei-eigenschappen van kunststoffen, mbt de spanning of de kracht in een materiaal welke verband houdt met de vervorming en het vloeien ervan, hebben zeer belangrijke gevolgen voor processen (injectie, extrusie, thermovormen, gieten, enz.), evenals hun gedrag onder hitte. Machines voor de verwerking van polymeren, en specifiek filtreerinrichtingen, moeten hiermee rekening houden - of het nu gaat om filterkaarsen of schijven.

Kaarsenfilters bestaan uit buisvormige metalen filterelementen van gelijke grootte, kaarsen genaamd, die verticaal parallel zijn gemonteerd in een kamer onder druk. Een draaischijf brengt de kaarsen (van roestvrij staal of andere legeringen) achter elkaar voor de opening waaruit de te filteren vloeistof komt. Een omloopleiding zorgt ervoor dat de te behandelen vloeistof gelijkmatig over de kaarsen bij de inlaat verdeeld wordt. Op de markt zijn doorgaans filters te vinden met een filterdrempel van enkele micrometers tot enkele honderden micrometers.

De filterkoek, d.w.z. de achtergebleven residuen en vaste deeltjes, vormt zich geleidelijk aan aan de buitenkant van de filterkaarsen en het filtraat wordt opgevangen om in de rest van het circuit te worden geïnjecteerd.

De filterkaarsen hebben kleine binnenruimtes om stagnatiezones te voorkomen. Deze geometrie maakt een groot filteroppervlak in een kleine behuizing mogelijk. De filterkaarsen kunnen meerdere malen worden gereinigd door in het proces een tegenstroom te voorzien of ze te leggen weken in een bad en vervolgens opnieuw in te zetten. Ze kunnen eventueel ook afzonderlijk worden vervangen.

Ontdek een voorbeeld van filtratie in de polymeerindustrie

Voor warme filtratietoepassingen van zeer viskeuze polymeren worden metalen schijffilters gebruikt. De schijven, vaak van roestvrij staal, zijn boven elkaar gemonteerd op een as in een behuizing onder druk. De koek vormt zich op de filterplaten terwijl het filtraat naar binnen wordt gezogen voordat het wordt teruggewonnen. De filterelementen kunnen worden gereinigd mbv trillingen of door ze te wassen.

Door de vlotte doorstroming en uitstekende retentievermogen, waarbij onzuiverheden worden opgeslagen in de cellen van het filtermedium, bieden deze filters zeer veel controle over de te behandelen vloeistof. Hun geometrie beperkt de drukverliezen dankzij het grote filteroppervlak en voorkomt denaturatie van de te behandelen polymeren. Met filterfijnheden die veelal te vinden zijn tussen 5 en 40µm, zetten ze uitstekende filterprestaties neer. Ze worden voornamelijk ingezet voor de vervaardiging van PET-verpakkingsfolies en PEEK (polyetheretherketone) elektronische chips.

De filterschijven op zich zijn gemaakt van in verschillende patronen geweven metaalvezels of van metaalpoeder. In het eerste geval bepaalt de gekozen maaswijdte de gebruiksomstandigheden van het filter en zijn prestaties.

Wens je meer informatie na het lezen van dit artikel of ben je op zoek naar een luisterend oor voor uw probleem, advies op maat? Raadpleeg onze deskundigen via onze contactpagina om u te helpen de meest geschikte oplossing voor uw proces te vinden en te valideren.

Zin in meer?! Volg onze pagina want er volgen meer interessante artikels over filtratietechnieken, al +20jaar onze énige focus en specialiteit.

Dank voor uw aandacht en interesse! Blijf op de hoogte te blijven van de wetenschap rond filtertechnieken : LinkedIn/TechniFiltration