CN103555471A - 一种螺杆挤出机清洁剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是一种由无机矿物微细纤维粉体为主体组成的清洁剂，其重量份组成为：微细纤维粉体50-60份，无机吸附体20-30份，活性剂5-10份，润滑剂3-5份，分散剂1-2份，本发明进一步提出一种螺杆挤出机清洁剂的制备方法，该方法通过立式气流微粉机使微细纤维粉体通过微细化分散并与活化剂活化改性形成微细纤维刷，其特点是通过剂活化改性形成微细纤维刷能够促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢，并利用无机吸附体微膨胀吸附将各类活化的颗粒状杂质快速黏附带出螺杆，具有清洗彻底、清洗速度快、不遗留新树脂的特点，可适应于塑料、橡胶、食品等行业螺杆挤出机的清洗，尤其适合于各种不同型号树脂的清洗。

Description

一种螺杆挤出机清洁剂及制备方法

技术领域

本发明属于清洗剂领域，涉及一种颗粒状固态清洁剂，具体涉及一种专用于螺杆挤出机清洗的固态颗粒清洁剂以及其制备方法。

背景技术

螺杆挤出机是塑料、橡胶、食品加工行业常用的高效连续式生产设备。由于螺杆机通常需要换料、换色、停机、检修等，因此不可避免的在螺杆螺纹与料筒的死角、缝隙等部位遗留物料，一方面遗留的物料容易碳化黏附在螺杆上难以清除，螺杆长期的碳化、结垢、积料会导致杂质不定时进入制品，严重影响精密生产和制品品质；另一方面，换料、停机时需要大量的过渡料和机头料，不但造成浪费，而且影响生产效率。  

为了对螺杆挤出机进行快速清洗，中国发明专利公开号CN100336892C公开了一种塑料螺杆清洗剂及其配置和使用方法，该塑料螺杆清洗剂是由脂肪醇聚氧乙烯谜硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇、乳化剂等活性成分组成的液状清洗剂，使用时利用树脂浸润加入螺杆挤出机，该清洗剂适合于对残留物的活化清洗，但对于已碳化的惰性结垢材料难以在短时间挤出清洗。中国发明专利公开号CN101838420A公开了一种固体节能螺杆清洗剂，该清洗剂由40～60％的基体树脂、30～40％的改性粉体、10～20％的助剂组成，其中清洗剂为焦磷酸钠、多聚磷酸钠、碳酸钠等，通过碱性材料达到清洗目的。中国发明专利公开号CN102660412A公开了一种螺杆清洗剂及其制备工艺，该螺杆清洗剂由基体树脂50～70％、改性粉体15～25％、助剂15～25％组成，其中基体树脂为酚醛树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯中的一种或几种的混合物，该发明通过改性粉体与活性剂配合，以基体树脂为载体得到了固态颗粒状的螺杆清洗剂，采用的树脂和粉体具有较高硬度，是依靠研磨来达到清洗螺杆的目的。由于采用较多的高硬度树脂，直接导致颗粒状清洗剂适应性降低，在清洗诸如HDPE、LLDPE、EVA、SBS、TPS（热塑性淀粉）等物料时容易遗留新的清洗树脂。

根据上述，目前螺杆清洗剂技术存在如下几个基本缺陷，第一是清洗材料主要采用表面活性剂和碱性材料，缺乏对螺杆顽固积碳的渗透，清洗不彻底而且时间较长；第二是清洗剂基本都含有大量基体树脂，不但成本高，而且由于不同塑料制品所用的树脂牌号、加工温度存在较大差异，因此直接导致其适应性变差，甚至在清洗的过程遗留新的树脂杂质；第三是螺杆内被活化的积碳在被带出螺杆的过程中由于缺少吸附材料，导致被活化的杂质难以快速从螺杆带出，清洗时间延长；第四是上述螺杆清洗剂仅限于塑料行业，其适应性较差，难以适应橡胶、食品等行业螺杆机的清洗。

发明内容

本发明针对目前螺杆清洗剂对积碳清洗不彻底、适应性较差、成本高的缺陷，提出一种以无机矿物微细纤维粉体为主体材料的螺杆挤出机清洁剂，该螺杆清洁剂是微细纤维粉体分散并与活化剂活化改性形成微细纤维刷，通过剂活化改性形成微细纤维刷促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢，并利用无机吸附体微膨胀吸附将各类活化的颗粒状杂质快速黏附带出螺杆，清洗彻底、清洗速度快、不遗留新的树脂，可适应于塑料、橡胶、食品等行业螺杆挤出机的清洗，尤其适合于各种不同型号树脂的清洗。本发明进一步的目的是提供该螺杆挤出机清洁剂的制备方法。

本发明一种螺杆挤出机清洁剂，是一种由无机矿物微细纤维粉体为主体组成的清洁剂，其以重量份计的组成为：

微细纤维粉体           50-60份，

无机吸附体             20-30份，      

活性剂                 5-10份，

润滑剂                 3-5份，

分散剂                 1-2份，

其中所述的微细纤维粉体为凹凸棒、海泡石、石膏晶须、水镁石中的一种或多种；无机吸附体选用具有完全解理的层状硅酸盐矿物粉，优选云母、蛭石、蒙脱石、蛇纹石中的至少一种；活性剂选用聚丙烯酸钠、十水四硼酸钠、聚氧乙烯醚硫酸钠、聚氧化烯-聚硅氧烷聚合物中的一种；增塑剂选用分子量为3000-5000的接枝聚乙烯蜡、接枝聚丙烯蜡中的至少一种；分散剂为磷酸酯盐、硫酸酯盐、六偏磷酸钠、异硬脂酰基钛酸异丙酯、月桂酸、二辛基磺化琥珀酸钠中的至少一种。

上述组成中，所述的微细纤维粉体选用具有纤维纹理的矿石原料，该类矿物纤维自身具有层状纤维纹理，通过微细处理后仍然具备纤维结构，其明显的特点是：通过微细纤维粉体通过粉碎细化，其集束被打开形成具有缠绕功能的微细纤维刷，微细纤维刷可以缠绕螺杆和螺筒表面的积碳，达到快速清洗的目的，而不损坏螺杆表面。

上述组成中，所述的无机吸附体具有完全解理的层状结构，在受热时产生微膨胀，其良好的膨胀层状结构和滑动性，可以强力吸附螺杆中的各类颗粒物并带出螺杆，避免了被活化的积碳、结垢再次附着遗留螺杆。

上述组成中，所述的活性剂对有机积碳、结垢具有渗透活化作用，将活性剂活化微细纤维粉体，形成的纤维刷可促使活性剂渗透于顽固的积碳中，从而活化积碳、结垢。

上述组成中，所述的润滑剂选用分子量3000-5000的聚合蜡作为清洁剂成型的支撑体，热稳定性好，高温挥发性低，既有外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，优选通过衣康酸酐、顺酐酯化接枝的接枝聚乙烯蜡、接枝聚丙烯蜡，其与聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸乙烯、乙丙橡胶、丁基橡胶、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺（尼龙）、变性淀粉、热塑性淀粉等多种高分子材料具有良好的相容性，因此其适应性较强，可以适合于所有塑料、橡胶、食品等螺杆挤出机的清洗，尤其适合于各种不同型号树脂的清洗。

本发明一种螺杆清洁剂，其特征是所述的螺杆清洁剂的制备方法按照如下方式进行： 

1）将50-60重量份的微细纤维粉体与1-2重量份的分散剂加入微粉机中，设定微粉机温度80-100℃，以700-1000rpm速度高速分散细化10-20min，微细纤维粉体集束被充分分散细化，然后加入5-10重量份的活性剂，继续活化3-5min，得到具有活性的微细纤维粉体；

2）将20-40重量份的无机吸附体、3-5重量份的润滑剂加入步骤1），以400-800rpm速度熔融分散混合10-20min，待润滑剂完全熔融分散后放料；

3）将步骤2）得到的物料置于螺杆挤出设备中，于80℃~150℃条件下混炼挤出并造粒，得到本发明螺杆挤出机清洁剂。

上述制备方法第1）步和第2）步所述的微粉机为立式气流微粉机，有定刀与动刀组成，高速旋转的动刀形成高速气流，在高速气流形成的冲击下，微细纤维粉体呈流态化，使每个微细粉体具有单个运动状态，实现对微细纤维粉体的集束状进行粉碎、细化，微细纤维粉体通过分散并与活化剂活化改性，从而形成微细纤维刷，微细纤维刷的缠绕可促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢。

上述制备方法第3）步所述的螺杆挤出机可以采用包括目前已有报道和/或使用的螺杆挤出机进行挤出造粒，为实现本发明以无机矿物微细纤维粉体为主制备清洁剂，本发明所述的螺杆挤出优选锥形双螺杆挤出机，螺杆直径可选用45mm、50mm、65mm,螺杆长径比20:1-25:1。操作温度参数由进料端到出料端设定为：加料段1-3区控制在80-100℃，中区4-6区控制在120-150℃，出料区7-10区控制在150-100℃。

本发明一种螺杆清洁剂，其利用了具有纤维纹理的无机矿物微细纤维粉体作为主要组成，通过对微细纤维集束状进行粉碎、细化，并与活化剂活化改性，从而形成微细纤维刷，微细纤维刷的缠绕可促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢，利用无机吸附体微膨胀吸附将各类活化的颗粒状杂质快速黏附带出螺杆，具有清洗彻底、清洗速度快、不遗留新树脂的特点。由于采用了接枝蜡作为润滑加工剂，与各类树脂、橡胶、食品相容性良好，不但适应性强，而且清洗时不会遗留新的树脂、淀粉杂质，可广泛适应于塑料、橡胶、食品等行业螺杆挤出机的清洗。

为验证本发明螺杆清洗剂的清洗效果，我们对38型同向双螺杆挤出机生产色母料换料进行对比试验。试验以PET为基料的黑色色母料（炭黑）换成黄色色母料，通过采集清洗时间、清洗用料量、清洗效果进行对比。方式1：使用基料PET直接清洗螺杆；方式2：使用含有基体树脂和活性剂牌号为5060的市售螺杆清洗剂；方式3:使用本发明螺杆清洁剂清洗。采集数据如下表1：

表  1

根据上表，通过采集传统树脂清洗、市售清洗剂清洗、本发明清洁剂清洗的相关清洗数据，本发明明显的优势在于清洗时间短、清洗用料少、清洗效果彻底。

本发明突出的特点在于：

1、本发明提出一种螺杆清洁剂，该螺杆清洁剂以无机矿物微细纤维粉体为主体材料，通过微细纤维活化形成的微细纤维刷缠绕促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢，并利用无机吸附体微膨胀吸附将各类活化的颗粒状杂质快速黏附带出螺杆，具有清洗彻底、清洗速度快的特点；

2、本发明提出一种螺杆清洁剂，不使用基体树脂、不使用腐蚀性清洗剂，清洗时不遗留新的树脂，可适应于塑料、橡胶、食品等行业螺杆挤出机的清洗，尤其适合于各种不同型号树脂的清洗；

3、本发明提出一种螺杆清洁剂，通过低成本可重复使用的微细纤维形成的微细纤维刷达到对螺杆的清洗，不但实现了对螺杆的快速彻底清洁作用，而且可以实现生产中的快速换料，减少过渡料对制品的影响，大大降低了螺杆清洗的成本；

4、本发明提出一种螺杆清洁剂，其制备方法是通过微粉机冲击粉碎对微细纤维粉体进行分散，微细纤维的集束充分展开、活化，形成了一种微细纤维刷，从而达到了缠绕、渗透活化的双重清洁功能，其生产工艺易控，生产成本较低，生产过程无挥发，应用广泛，适合工业化生产推广使用。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

1）将60重量份的微细水镁石与1重量份的硫酸酯盐加入WF-100型微粉机中，设定微粉机温度100℃，以1000rpm速度高速分散细化20min，微细纤维粉体集束被充分分散细化，然后加入5重量份的十水四硼酸钠，继续活化5min，得到具有活性的微细纤维粉体；

2）将30重量份的蛇纹石、5重量份分子量为5000的衣康酸酐接枝聚丙烯蜡加入步骤1），以800rpm速度熔融分散混合10min，待润滑剂完全熔融分散后放料；

3）将步骤2）得到的物料置于锥形螺杆挤出机，螺杆直径65mm,螺杆长径比25:1，由进料端到出料端设定温度为：加料段1-3区控制在80-100℃，中区4-6区控制在120-150℃，出料区7-10区控制在150-100℃，通过混炼挤出并造粒，得到本发明螺杆挤出机清洁剂。

将所得的螺杆清洁剂可以单独直接加入螺杆进行清洗，也可以与生产时相匹配的树脂混合使用，混合使用时添加量不得低于30%。

实施例2

1）将50重量份的微细凹凸棒与1重量份的二辛基磺化琥珀酸钠加入加入WF-100型微粉机中，设定微粉机温度100℃，以800rpm速度高速分散细化10min，微细纤维粉体集束被充分分散细化，然后加入8重量份的聚氧化烯-聚硅氧烷聚合物，继续活化3min，得到具有活性的微细纤维粉体；

2）将20重量份的云母、4重量份分子量为4000的顺酐接枝聚乙烯蜡加入步骤1），以800rpm速度熔融分散混合10min，待润滑剂完全熔融分散后放料；

3）将步骤2）得到的物料置于锥形螺杆挤出机，螺杆直径50mm,螺杆长径比25:1，由进料端到出料端设定温度为：加料段1-3区控制在80-100℃，中区4-6区控制在120-150℃，出料区7-10区控制在150-100℃，通过混炼挤出并造粒，得到本发明螺杆挤出机清洁剂。

使用时，与使用的树脂一样，放入料筒内清洗，不需加入添加剂或改变温度等工艺。通过对40单螺杆注塑机生产PA/ABS合金的停机检修螺杆进行清洗对比，用PA/ABS纯料进行清洗需要6kg，而且在后续生产中不定时有颗粒杂质被带出；使用用本发明样品进行同等条件的清洗，需要清洁料1.5kg，而且在后续的生产中未见颗粒杂质带出，其清洗效果明显。

实施例3

1）将55重量份的微细石膏晶须与2重量份的月桂酸在WF-100型微粉机中，设定微粉机温度100℃，以800rpm速度高速分散细化10min，微细纤维粉体集束被充分分散细化，然后加入6重量份的聚丙烯酸钠，继续活化3min，得到具有活性的微细纤维粉体；

2）将20重量份的蒙脱石、5重量份分子量为5000的衣康酸酐接枝聚乙烯蜡加入步骤1），以500rpm速度熔融分散混合15min，待润滑剂完全熔融分散后放料；

3）将步骤2）得到的物料置于锥形螺杆挤出机，螺杆直径45mm,螺杆长径比20:1，由进料端到出料端设定温度为：加料段1-3区控制在80-100℃，中区4-6区控制在120-150℃，出料区7-10区控制在150-100℃，通过混炼挤出并造粒，得到本发明螺杆挤出机清洁剂。

将本发明清洁剂用于GCIF双螺杆挤压食品膨化机的停机清洗，GCIF双螺杆挤压食品膨化机膨化原料具有高粘性、高油脂含量，在故障停机或者停产停机时通常需要拆卸模头和螺杆以免淀粉碳化和抱死，但是用本发明清洁剂进行清洗时，仅需约0.5kg即可达到完全清除螺杆内的残留，螺杆不抱死，极大地减轻了劳动强度，提高了生产效率。

Claims (7)

1.本发明一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是一种由无机矿物微细纤维粉体为主体组成的清洁剂，其以重量份计的组成为：

微细纤维粉体           50-60份，

无机吸附体             20-30份，      

活性剂                 5-10份，

润滑剂                 3-5份，

分散剂                 1-2份，

其中所述的微细纤维粉体选用具有纤维纹理的矿石原料，该类矿物纤维自身具有层状纤维纹理，通过微细处理后仍然具备纤维结构；无机吸附体选用具有完全解理的层状硅酸盐矿物粉，在受热时产生微膨胀，其良好的膨胀层状结构和滑动性，可以强力吸附螺杆中的各类颗粒物并带出螺杆，避免了被活化的积碳、结垢再次附着遗留在螺杆；活性剂选用聚丙烯酸钠、十水四硼酸钠、聚氧乙烯醚硫酸钠、聚氧化烯-聚硅氧烷聚合物中的一种；增塑剂选用分子量为3000-5000的接枝聚乙烯蜡、接枝聚丙烯蜡中的至少一种；分散剂为磷酸酯盐、硫酸酯盐、六偏磷酸钠、异硬脂酰基钛酸异丙酯、月桂酸、二辛基磺化琥珀酸钠中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是所述的微细纤维粉体优选凹凸棒、海泡石、石膏晶须、水镁石中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是所述的无机吸附体优选云母、蛭石、蒙脱石、蛇纹石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是所述的润滑剂优选通过衣康酸酐、顺酐酯化接枝的接枝聚乙烯蜡、接枝聚丙烯蜡中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是所述的一种螺杆挤出机清洁剂制备方法按照如下方式进行： 

1）将50-60重量份的微细纤维粉体与1-2重量份的分散剂加入微粉机中，设定微粉机温度80-100℃，以700-1000rpm速度高速分散细化10-20min，微细纤维粉体集束被充分分散细化，然后加入5-10重量份的活性剂，继续活化3-5min，得到具有活性的微细纤维刷粉体；

2）将20-40重量份的无机吸附体、3-5重量份的润滑剂加入步骤1），以400-800rpm速度熔融分散混合10-20min，待润滑剂完全熔融分散后放料；

3）将步骤2）得到的物料置于螺杆挤出设备中，于80℃~150℃条件下混炼挤出并造粒，得到本发明螺杆挤出机清洁剂。

6.根据权利要求5所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是制备方法中第1）步和第2）步所述的微粉机为立式气流微粉机，有定刀与动刀组成，高速旋转的动刀形成高速气流，在高速气流形成的冲击下，微细纤维粉体呈流态化，使每个微细粉体具有单个运动状态，实现对微细纤维粉体的集束状进行粉碎、细化，微细纤维粉体通过分散并与活化剂活化改性，从而形成微细纤维刷，微细纤维刷的缠绕可促使活性剂渗透于顽固的积碳、结垢中，从而活化积碳、结垢。

7.根据权利要求5所述的一种螺杆挤出机清洁剂，其特征是制备方法中第3）步所述的螺杆挤出机优选锥形双螺杆挤出机，螺杆长径比20:1-25:1，操作温度参数由进料端到出料端设定为：加料段1-3区控制在80-100℃，中区4-6区控制在120-150℃，出料区7-10区控制在150-100℃。