Polimer Eriyik Filtrasyonunun Ekonomik Boyutları

Polimer Eriyik Filtrasyonunun Ekonomik Boyutları

Herhangi bir ekstrüzyon hattı için bir tür eriyik filtrasyon sistemi neredeyse vazgeçilmezdir.Belirli bir ekstrüzyon hattı için eriyik filtrasyon sistemi seçilirken, çoğu durumda öncelik, uygulamaya teknolojik olarak uygun bir sistemin belirlenmesine verilir.Bunu genellikle yatırım maliyeti değerlendirmesi takip eder. Bu unsurlar elbette önemli olmakla birlikte, eriyik filtrasyon sisteminin performans özellikleri, ekstrüzyon hattının ve dolayısıyla onu işleten şirketin kârlılığı üzerinde büyük ve kritik bir etkiye sahip olabilir.

 

Polimer Eritik Filtrasyonunun Ekonomik Boyutları
Döner Filtrasyon Sistemlerinin Avantajları

 

Herhangi bir ekstrüzyon hattı için bir tür eriyik filtrasyon sistemi neredeyse vazgeçilmezdir.

Belirli bir ekstrüzyon hattı için eriyik filtrasyon sistemi seçilirken, çoğu durumda öncelik, uygulamaya teknolojik olarak uygun bir sistemin belirlenmesine verilir.

Bunu genellikle yatırım maliyeti değerlendirmesi takip eder.

Bu unsurlar elbette önemli olmakla birlikte, eriyik filtrasyon sisteminin performans özellikleri, ekstrüzyon hattının ve dolayısıyla onu işleten şirketin kârlılığı üzerinde büyük ve kritik bir etkiye sahip olabilir.

Bu rapor, eriyik filtrasyon sisteminin ekstrüzyon hattının kârlılığına ve dolayısıyla işletmenin genel kârlılığına belirleyici katkı sağlayabileceği alanlara odaklanmaktadır.

Gneuss'un proses-sabit eriyik filtrasyon sistemleri, hemen hemen tüm ekstrüzyon uygulamalarında hat operatörlerine önemli ekonomik avantajlar sunabilmektedir. Sağlanan verimlilik ve ekonomik kazanımlar, uygulamaya bağlı olarak değişiklik gösterebilir.

Bu rapor, Gneuss eriyik filtrasyon sistemlerinin potansiyel açığa çıkarabileceği, maliyet tasarrufu ve verimlilik artışı sağlayabileceği ve çok kısa sürede yatırım geri dönüşü sunabileceği temel alanlara odaklanmaktadır. Bu alanlar aşağıda detaylandırılmış olup, her biri için örnek uygulamalar sunulacaktır. Ayrıca sayısal olarak ifade edilmesi daha zor olmakla birlikte, ekstrüzyon hattı operatörleri için önemli olan bazı "dolaylı" avantajlara da yer verilecektir.

 

Üretim Kesintilerinden Kaynaklanan Duruşların Önlenmesi

Bir ekstrüzyon hattının işletme maliyetleri (enerji, personel vb.), amortisman giderleri ve bina kira payı gibi kalemler; hat satılabilir ürün üretirken de geçici olarak durduğunda da büyük ölçüde aynıdır. Bu nedenle, ekstrüzyon hattının çalıştığı süre boyunca mümkün olduğunca uzun süre satılabilir kalitede ürün üretmesi son derece önemlidir.

İşte tam bu noktada, eriyik filtrasyon sisteminin tasarımı başarı açısından kritik rol oynar.

Örnek Uygulama:

Yakın zamana kadar yalnızca virgin hammadde kullanılan birçok uygulamada, plastik işleyiciler artık belirli bir oranda geri dönüştürülmüş (re-pelletize) malzeme kullanmaları yönünde artan bir baskı altındadır. Bu malzeme geri dönüşüm sürecinde filtrelenmiş ve granül haline getirilmiş olsa bile, virgin ve geri dönüştürülmüş malzeme karışımıyla çalışan ekstrüzyon hatlarında filtre elemanlarının ömrü, %100 virgin malzeme ile çalışmaya kıyasla daha kısa olmaktadır.

Bu durumda da, üretim kesintilerine neden olan konvansiyonel eriyik filtrasyon sistemleri, geri dönüşüm oranı hedeflerine ulaşmada ciddi bir darboğaz haline gelmektedir.

Biaxially oriented film (BOPP) üreten bir firma, müşterilerinden gelen talep doğrultusunda üretiminde %30 geri dönüştürülmüş (re-pelletize) malzeme kullanmayı hedeflemiştir. Bu BOPP hattı duplex mum filtreler (candle filter) ile donatılmıştı.

Virgin malzeme işlendiğinde, filtre elemanlarının ömrü yeterince uzun olduğu için, filtre değişimleri planlı bakım duruşlarında gerçekleştirilebiliyordu. Bu nedenle yalnızca hat durduğunda yapılabilen uzun filtre değişim süreleri, üretim verimliliğini etkilemiyordu.

Ancak geri dönüştürülmüş malzeme kullanımı bu durumu değiştirdi. Ortalama olarak, geri dönüştürülmüş malzeme işlendiğinde müşteri yılda 12 plansız üretim duruşu ile karşılaştı. Her bir duruş yaklaşık 5 saatlik üretim kaybına neden oldu.

4.500 kg/saat kapasite ile hesaplandığında:
5 saat × 12 duruş = yıllık 270 ton üretim kaybı oluştu.

Gneuss RSFgenius eriyik filtrasyon sisteminin kurulmasıyla birlikte, filtrasyondan kaynaklanan plansız duruşlar tamamen ortadan kaldırıldı. Ayrıca %40'a kadar geri dönüştürülmüş malzeme kullanımı sorunsuz şekilde mümkün hale geldi.

Böylece BOPP üreticisi, müşterisinin geri dönüşüm hedeflerini aşarken, aynı zamanda hiçbir üretim kaybı yaşamadan üretimine devam edebildi.

 

Gereksiz Polimer Kayıplarının Önlenmesi

Bu durum özellikle geri dönüşüm uygulamalarında (örneğin tüketim sonrası atıkların granül haline getirilmesi) önemli bir konudur. Bu tür uygulamalarda genellikle kendini temizleyen ve/veya geri yıkamalı (backflush) filtre değiştiriciler kullanılmaktadır. Ancak geri yıkama işlemi kaçınılmaz olarak bir miktar malzeme kaybına neden olur. Bu kayıp, ekstrüzyon hattının toplam veriminden düşer. Dolayısıyla bu kaybın azaltılması, çoğu durumda geri dönüşüm prosesinin verimliliği üzerinde çok büyük bir etki yaratır.

### Örnek Uygulama:

PET şişe flake'lerinden şişe kalitesinde granül üreten bir firma, bu malzemeyi geri yıkamalı çift pistonlu filtre değiştirici ile işlemekteydi. Yıkama hattında ve filtre sisteminde yapılan optimizasyonlara rağmen, geri yıkama kaynaklı malzeme kaybı %2,3'ün altına indirilememiştir.

Bu sistem, geri yıkama kaybı %0,8 olan Gneuss RSFgenius ile değiştirilmiştir (fark: %1,5).

3.500 kg/saat kapasite üzerinden hesaplandığında:
%1,5 fark → 3.500 kg × %1,5 = 53 kg/saat

Günlük:
53 kg × 24 saat = 1.300 kg ek üretim

Firma yılda 350 gün çalıştığına göre:
→ yıllık 455 ton ek üretim sağlanmıştır

Bu artış:

* aynı miktarda hammadde ile
* daha düşük enerji tüketimiyle
* çok daha az operatör müdahalesi ile

elde edilmiştir.

 

Nihai Üründe Kalite Hatalarının Önlenmesi

Gneuss eriyik filtrasyon sistemleri; akış optimizasyonu yapılmış eriyik kanalları, kesintisiz polimer akışı ve metal-metal sızdırmazlık sistemi ile tasarlanmıştır. Bu sayede nihai üründe kalite dalgalanmaları oluşmaz.

Bazı filtre değiştirici sistemler nominal olarak kesintisiz çalışsa da (yani polimer akışını durdurmaz), tasarımları gereği filtre değişimi sırasında yanmış partiküller ve bozunmuş malzemeler sisteme karışabilir. Bu kirleticilerin sistemden tamamen temizlenmesi 15 dakikaya kadar sürebilir.

Bu süre boyunca:

* Ürün hurdaya ayrılmak zorunda kalır (bu nedenle filtre değişimleri dikkatle planlanmalıdır)
* veya düşük kaliteli "off-grade" ürün üretilir

Bu düşük kaliteli ürünler ise daha düşük fiyatla satılmak zorundadır.

 

Örnek Uygulama:

ABS compound üreten bir firma, çift vidalı ekstrüderinde başlangıçta çift pistonlu bir filtre değiştirici kullanmaktaydı. Bu sistem:

* vardiya başına 1 kez
* yani günde 3 kez

filtre değişimi gerektiriyordu.

Filtre değişimi sırasında ve sonrasında 15 dakika boyunca üretim "off-grade" olarak ayrılıyordu ve bu ürünler "1A kalite" ürünün yaklaşık %50 fiyatına satılıyordu.

Gneuss RSFgenius sistemine geçiş ile birlikte:

filtre değişimlerinden kaynaklı off-grade üretim tamamen ortadan kaldırılmıştır.

Hesaplama:

* Kapasite: 3.500 kg/saat
* Günlük kayıp süre: 3 × 15 dakika = 45 dakika

→ 45 dk × 3.500 kg/saat = 2.625 kg/gün "1A kalite" ek üretim

Daha önce bu ürünler %50 değerle satıldığı için:

→ net kazanç: 1.323 kg/gün

Yıllık (350 gün):

→ yaklaşık 460 ton ek üretim eşdeğeri elde edilmiştir.

 

Daha İnce FiltrasyonDaha ince filtrasyon genellikle daha kısa filtre ömrü ve daha sık filtre değişimi anlamına gelir. Daha yüksek kalite elde etme hedefi; geri dönüştürülmüş malzeme kullanımı ve daha düşük maliyetli katkıların tercih edilmesi gibi gereksinimler nedeniyle çoğu zaman daha da zor hale gelir.

Üretim kesintilerine neden olan konvansiyonel eriyik filtrasyon sistemleri, ince filtrasyon hedeflerine ulaşmada çoğunlukla bir darboğaz oluşturur.

### Örnek Uygulama:

PE şişirilmiş film (blown film) üreticisi bir firma, üretim sırasında oluşan atıkları (post-endüstriyel geri dönüşüm) merkezi bir yeniden granülleme hattında geri dönüştürmekteydi.

Ancak bu firma, geri kazanılmış malzemeyi virgin hammadde ile anlamlı bir oranda karıştırarak blown film hatlarına besleyemiyordu. Bunun nedeni, kesintili çalışan filtre değiştiricilerin çok hızlı tıkanmasıydı.

Çözüm olarak geri dönüşüm hattında daha ince filtrasyon uygulanmak istendi, ancak bu da:

* çok kısa filtre değişim aralıklarına
* ciddi üretim kesintilerine

neden oldu. Bu yüzden geri kazanılmış malzeme oldukça düşük fiyatlarla satılmak zorunda kalındı.

Geri granülleme hattındaki filtre sistemi Gneuss RSFgenius ile değiştirildikten sonra:

* hiçbir kesinti veya üretim problemi olmadan çok daha ince filtrasyon mümkün hale geldi
* elde edilen geri granül malzeme kalitesi önemli ölçüde arttı

Sonuç olarak:

* geri kazanılmış malzemenin tamamı virgin hammadde ile karıştırılarak üretimde kullanılabilir hale geldi
* blown film hatlarında filtre değişim sıklığı, virgin malzeme ile çalışmaya benzer seviyede kaldı
* geri granül artık düşük fiyata satılmak zorunda kalmadı ve doğrudan virgin malzemenin yerine kullanılabildi

→ Bu da ciddi bir maliyet avantajı sağladı.

 

Geçiş Sürelerinin Azaltılması / Temizlik Kaynaklı Duruş Sürelerinin Azaltılması

Bazı uygulamalarda, üreticilerin çok farklı polimer türleriyle çalışması gerekir (örneğin masterbatch üreticileri ve compound üreticileri). Bu tür durumlarda:

* purge (temizleme) sırasında mümkün olduğunca az malzeme kaybı olması
* malzeme geçişlerinde üretim kaybının minimum seviyede tutulması

kritik öneme sahiptir.

Bazı uygulamalarda ise, proses sırasında oluşan birikintiler nedeniyle belirli aralıklarla "bare metal cleaning" (tam metal yüzey temizliği) yapılması gereklidir (örneğin çapraz bağlanabilir malzemelerin kompaundlanması).

---

Örnek Uygulama:

Bu tür ihtiyaçlara yönelik olarak Gneuss, özel olarak tasarlanmış, yüksek derecede özelleştirilmiş filtre değiştirici çözümleri geliştirmiştir.

Filtre değiştiricinin ekstrüder ile entegre tasarlanması sayesinde:

* sistem içindeki malzeme hacmi
* kalış süresi (residence time)

minimum seviyeye indirilmiştir.

Daha önce renk veya malzeme değişimleri için yaklaşık 15 dakika purge süresi gerekirken, Gneuss'un özel çözümleri ile bu süre:

→ 2-3 dakikaya düşürülmüştür.

---

Bare Metal Cleaning Avantajı:

Gneuss, "easy clean" (kolay temizlenebilir) versiyon ile:

* polimerle temas eden tüm yüzeylere
* filtre değiştiriciyi sökmeden erişim

imkânı sağlamaktadır.

Bu sayede:

→ tüm sistemin "bare metal" temizliği yaklaşık 30 dakika içinde tamamlanabilir.

---

Yatırım Geri Dönüşü (ROI) Özeti

Birçok durumda, Gneuss eriyik filtrasyon sistemlerinin sağladığı yüksek verimlilik:

→ mevcut sistemlerin değiştirilmesini çok kısa sürede (çoğunlukla birkaç ay içinde) amorti eder.

Yeni bir ekstrüzyon yatırımı söz konusu olduğunda ise:

→ mevcut sistemi değiştirme gerekliliği olmadığı için yatırım geri dönüşü daha da avantajlı hale gelir.

 

Proses Bozulmalarının Sonuçlarının Önlenmesi

Yukarıdaki örnekler, Gneuss eriyik filtrasyon sistemine yapılan yatırımın geri dönüşünü (ROI) genellikle oldukça basit hesaplamalarla ortaya koymakta ve bu yatırımı kolaylıkla gerekçelendirmektedir.

Bununla birlikte, sayısal olarak ifade edilmesi daha zor olan ancak son derece değerli birçok ek avantaj da bulunmaktadır:

 

Basınç Stabilitesi

Granül (pellet) üretimi:

* Kalıp plakasındaki deliklerin tıkanma ihtimali azalır
* Strand kalıplarında daha az kopma → daha az yeniden ip geçirme ve daha az fire
* Die face cutter sistemlerinde bıçak ayarı veya değişimi daha seyrek gerekir
* Daha homojen granül boyutu ve şekli elde edilir

 

Levha / Film Üretimi:

* Daha stabil kalınlık
* Daha dar toleranslarda üretim mümkün (minimum kalınlığa daha yakın çalışılabilir)

 

Köpük Levha:

* Daha homojen köpük yapısı

 

Havalandırmalı Ekstrüder:

* Malzemenin ekstrüder havalandırma bölgesine geri dolma riski azalır

 

Compounding:

* Malzeme üzerindeki kesme kuvvetinin stabil olması sayesinde daha tutarlı renk elde edilir

 

Yüksek Verimli Kendini Temizleyen Sistem (RSFgenius):

Daha uzun filtre ömrü sayesinde operatör müdahalesi azalır
operatörler daha verimli işlere odaklanabilir

İş güvenliği artar
→ daha az filtre değişimi
→ daha kolay ve güvenli değişim
→ özellikle PET gibi düşük viskoziteli polimerlerde çok daha az malzeme sızıntısı

 

Daha seyrek operatör müdahalesi sayesinde filtreler:
→ basınç farkı nedeniyle değil
→ gerçek aşınma nedeniyle değiştirilir

Bu da operatörlerin sürekli "filtre değiştir" alarmına müdahale etmek zorunda kalmamasını sağlar.

 

Sonuç

Bu raporda, genel bir bakış sunmak amacıyla belirli örnekler seçilmiştir. Gerçekte ise Gneuss proses-sabit eriyik filtrasyon sistemlerinin avantajları çoğu zaman birbiriyle örtüşerek çok daha büyük kazanımlar sağlar.

Örneğin bu teknoloji sayesinde birçok kullanıcı:

* geri dönüştürülmüş malzeme kullanım oranını artırırken
* aynı zamanda daha ince filtrasyon ile daha yüksek kalite elde edebilmiştir

Bu rapor açıkça göstermektedir ki:

→ eriyik filtrasyon sistemi (screen changer), ekstrüzyon prosesinin en kritik noktalarından biridir

ve doğrudan:

* ekonomik performansı
* hatta prosesin sürdürülebilirliğini

belirleyebilir.

 

Bu nedenle filtrasyon sistemi seçimi yalnızca yatırım maliyetine göre yapılmamalıdır.

En ucuz filtre değiştirici, çoğu zaman en pahalıya mal olan sistem olabilir.