DD284359A7 - Verfahren zur reinigung von extrudern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Extrudern von thermooxydativ degradierten Polyolefin und vercrackten Belaegen von Metallteilen des Extruders. Der Polyolefinisoliermischung werden bei 200C 1 bis 3% aufbereitetes Wasser zugemischt, wodurch sie aufgeschaeumt wird. Nach einer Abkuehlung auf unter 50C und Ruhestellung von mehreren Stunden erfolgt eine erneute Aufheizung auf 200C. Der Schneckenantrieb wird kurzzeitig betaetigt. Diese Temperaturzyklen koennen wiederholt werden. Vor dem Anfahrprozesz wird das verunreinigte Material aus dem Extruder herausgepreszt.{Polyolefinisoliermischung, aufgeschaeumt durch Wasser; Abkuehlung; Temperaturzyklen; Reinigung von Metallflaechen}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Extrudern, die zur Herstellung von elektrischen Polyolefinisolierungen für Kabel und Leitungen verwendet werden. Aus den Zwischenräumen des Zylinders, der Schnecke und dem Spritzkopf ist nach diesen Verfahren thermooxydativ verunreinigtes Polyolefin zu entfernen. Gleichzeitig sollen auch die Oberflächen der Metallteile in der Fördereinrichtung des Extruders von anhaftenden und verunreinigten Polyolefinbelägen befreit werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Isolierhüllen aus Polyolefinen erfordert besonders für Mittel- und Hochspannungskabel den Einsatz von hochreinen Materialien. Zur Gewährleistung dieser Reinheit wird sowohl beim Hersteller des Polyolefins als auch im Verarbeitungsbetrieb ein hoher Aufwand betrieben. Es ist allgemein bekannt, daß sich bei der Verarbeitung von Polyolefinen in Abhängigkeit von der Zeit und Verarbeitungstemperatur im Extruder thermooxydative Abbaureaktionen vollziehen. Diese führen zu Verunreinigungen in Form von makroskopischen Teilchen in der Polyolefinisoliermasse und zu Belägen auf der Schnecke, an der Wandung des Zylinders und im Spritzkopf. Die Intensität der verunreinigten Teilchen und Beläge nimmt in der Verarbeitungsrichtung des Extruders zu und erreicht im Spritzkopf ihr größtes Ausmaß. Nach Erreichen einer bestimmten Schichtdicke beginnen sich die Beläge während des Extrusionsprozesses zu lösen. Wenn auch durch die in den Spritzkopf eingebauten Siebe ein Teil der verunreinigten Polyoiefinteilchen zurückgehalten wird, so ist es kaum zu vermeiden, daß sich auch Beläge vom Hals und Spritzkopf des Extruders lösen, die dann in die Isolierhülle des Kabels eingehen. Aus den vorstehend angeführten Gründen ist es auch notwendig, die Extruder in periodischen Abständen einer gründlichen Reinigung zu unterziehen. Zu diesem Zweck muß der Extruder zunächst leergefahren werden. Eine bekannte Methode besteht darin, nach der Demontage des Spritzkopfes die Schnecke aus dem Extruder zu ziehen und alle Metallteile zu reinigen. Zweckmäßigerweise geschieht das dadurch, daß die Schnecke, der Zylinder, der Spritzkopf und die Extrudierwerkzeuge auf mechanische Weise, z. B. durch rotierende Metallbürsten, von den schädlichen Belägen befreit werden. Ganz abgesehen davon, daß diese Arbeiten sehr aufwendig sind, bleiben trotz sorgfältiger Reinigung immer noch einige Restbeläge an schlecht zugänglichen Stellen im Inneren des Extruders zurück, die erst beim nächsten Anfahrprozeß aus der Maschine entfernt werden können. Dazu muß zusätzlich aus dem Spritzkopf eine größere Menge Polyolefinisoliermasse auslaufen. Vor der erneuten Fertigungsaufnahme sind deshalb Arbeitszeit- und Materialverluste die Folge. Trotz dieser Maßnahmen ist keine Gewähr dafür gegeben, ob auch dann alle kritischen thermooxydativ verunreinigten Polyolefinbestandteile tatsächlich aus dem Extruder entfernt worden sind.

Es sind weitere Verfahren bekannt, bei denen durch Reinigungsmassen und durch Einwirkung von Wasch- und Lösungsmitteln Rückstände aus Extrudern und Spritzgießformen entfernt werden sollen.

DD-PS 239355; DD-PS 229355; DE-PS 3406500:

Bei dem Verfahren nach der DD-PS 239355 wird ein schneller Farbwechsel bei der Verarbeitung eingefärbter thermoplastischer Formmassen durch Anwendung einer speziellen Reinigungsmasse dadurch erreicht, daß durch die Reinigungsmasse eingefärbte Schmelzrückstände aus dem Extruder verdrängt werden. Die Reinigungsmasse besteht aus einem faserverstärktem Thermoplastverbundwerkstoff mit vorzugsweise 25 bis 60Ma.-% Glaskurzfasern als faserförmiges Verstärkungsmaterial.

Außerdem können dem Thermoplastverbundwerkstoff auch organische Zusatzstoffe wie Kreide, Talkum, Kaolin oder dergleichen zugegeben werden.

Bei dem in der DD-PS 229355 offenbarten Lösung handelt es sich um ein Reinigungsharz zur Entfernung von Belägen auf metallischen Oberflächen von Spritzpreßwerkzeugen, die sich besonders bei der Verarbeitung von Epoxydharzformmassen bilden. Das Reinigungsharz besteht aus 30 bis 50% Meamin-Formaldehydharz, bis zu 25% Koalin, 25 bis 70% Kalziumkarbonat, 1 bis 20% Siliziumkarbid, 0,1 bis 10% Harnstoff und 0,3 bis 1 % eines üblichen Gleitmittels. Durch den Harnstoffgehalt soll eine Kombination von mechanischer und chemischer Reinigungswirkung in den Werkzeugen erreicht werden.

Das in der DE-PS 3406500 beschriebene Verfahren dient zum Beseitigen von Rückständen in Formen, die bei der Verarbeitung von Formartikeln auf der Basis von Polyurethan, PVC oder Polystyrol entstehen. Dabei wird die Oberfläche des Formenhohlraumes mindestens 5min der Einwirkung von Citrusterpenen ausgesetzt. Dem Citrusterpen kann auch flüssiger, chlorierter oder fluorierter Kohlenwasserstoff zugegeben werden. Als weiterer Zusatz kommen Tenside in der Größenordnung bis 5% zur Anwendung, durch die eine Reduzierung der Waschmittelmenge ermöglicht werden soll. Die Anwendung der vorstehend beschriebenen Reinigungsmasse sowie die Einwirkung von Wasch- und Lösungsmitteln besitzt den Nachteil, daß diese verwendeten Materialien von Polyolefinen, wie sie für die elektrische Isolierung von Kabeladern verwendet werden, abweichen.

Da auch bei diesen Reinigungsverfahren nicht zu vermeiden ist, daß Rückstände im Extruder verbleiben, wirken sich diese in der Polyolefinisolierung als Fehlstelle aus und vermindern die Lebensdauer des Kabels.

Außerdem ist der gewünschte Reinigungseffekt in erster Linie nur bei Spritzwerkzeugen zu erzielen.

Zur weitestgehenden Beseitigung der vorstehend angeführten Nachteile wurde vorgeschlagen, die Feinreinigung der inneren Oberflächen des Extruders von vercrackten und/oder verschmutzten Polyolefinbelägen während des kontinuierlichen Arbeitsprozesses vorzunehmen. Die Verarbeitungstemperatur der zu bearbeitenden Polyolefinmasse liegt dabei wenigstens 100 K oberhalb ihres Schmelzbereiches. Außerdem wird zeitweise zusammen mit dem zu verarbeitenden Polyolefin freies Wasser in solchen geringen Mengen dem Extruder zugegeben und am Extruderausgang wieder abgeführt, ohne daß es zur Blasenbildung und Aufschäumung des Polyolefins kommt.

Eine Feinreinigung des Extruders während des Fertigungsprozesses der Isolierhülle von Kabeladern für Mittel- und/oder Hochspannungskabel ist nach diesen Verfahren nicht möglich, weil einmal Verarbeitungstemperaturen, die erheblich über der technologisch festgelegten und an den Regeleinrichtungen eingestellten Temperaturen liegen, zu unterschiedlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Polyolefinisolierung der Kabeladern führen. Zum anderen führt Wasser auch in kleinsten Mengen in der Polyolefinisolierung zur Blasenbildung und/oder unter Langzeitbedingungen zum sogenannten „watertreeing" bei Einwirkung eines elektrischen Feldes. Die in der Isolierhülle enthaltenen Hohlräume und/oder makroskopischen Kanäle werden durch die Hochspannungseinwirkung ionisiert und beeinflussen die Lebensdauer der Kabel negativ.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung von Extrudern zu schaffen, bei dem thermooxydativ verunreinigtes Polyolefin aus dem Extruder und vercracktes Polyolefin in Form von Belägen von den Metallteilen des Extruders mit hohem Wirkungsgrad, geringen Materialverlusten und ohne zusätzlichen kapazitätsmindernden Zeitaufwand entfernt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Extrudern zu entwickeln, das thermooxydative Verunreinigungen ohne Veränderung der Fertigungstechnologie zur Herstellung von Isolierhüllen aus Polyolefinen für Adern von Mittel- und/oder Hochspannungskabeln ohne Demontage des Extruders aus diesen mit hoher Effektivität entfernt und sich auch nach der Reinigung für die danach hergestellten Kabeladern keine qualitätsmindernden Folgen ergeben.

Das Hauptproblem der Erfindung besteht also darin, einerseits bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Extrudern alle thermooxydativen Verunreinigungen mit einer Größe von >50цт aus derPolyolefinisoliermassezu entfernen und andererseits auszuschließen, daß nach der Reinigung blasen- und/oder treeingverursachende Bestandteile in die Polyolefinisoliermasse der Isolierhülle der gefertigten Kabeladern gelangen können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die sich im Extruder befindliche Polyolefinisoliermischung bei einer normalen Verarbeitungstemperatur von 200⁰C durch 1 bis 3Gew.-% aufbereitetes und entspanntes Wasser aufgeschäumt wird.

Danach wird diese entweder einem Temperaturzyklus oder mehreren Temperaturzyklen in der Weise unterzogen, daß die aufgeschäumte Polyolefinisoliermischung und die verunreinigten Flächen im Inneren des Extruders zeitweilig auf eine Temperatur unter 50⁰C abgekühlt und jeweils nach einer mehrstündigen Einwirkzeit in Ruhestellung gehalten und anschließend wieder auf die Verarbeitungstemperatur von 200⁰C aufgeheizt wird. In der aufgeheizten Phase nach der Ruhestellung wird jeweils kurzzeitig der Schneckenantrieb betätigt. Nach dem letzten Zyklus und unmittelbar vor dem erneuten Anfahrprozeß wird die gelöste und verunreinigte Polyolefinisoliermischung in an sich bekannter Weise aus dem Spritzkopf des Extruders herausgepreßt.

Das der Polyolefinisoliermischung zugeführte aufbereitete Wasser ist destilliert oder enthärtet. Zur Entspannung wird ein die Oberflächenspannung des Wassers reduzierendes Mittel verwendet.

Das aufbereitete und entspannte Wasser wird dem Extruder entweder direkt durch Injektion oder nach Vermischung mit dem Granulat der Polyolefinisoliermischung zugeführt.

Die Abkühlung der sich im Extruder befindlichen aufgeschäumten Polyolefinisoliermischung und der verunreinigten Flächen im Inneren des Extruders erfolgt vorzugsweise bis auf Raumtemperatur. Der Schneckenantrieb des Extruders wird in den einzelnen Zyklen maximal 30s betätigt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es ist sinnvoll, die Reinigung des Extruders stets zwischen dem Abfahrprozeß am Wochenende und dem Anfahrprozeß am Beginn der darauffolgenden Arbeitswoche vorzunehmen. Wie bereits dargelegt, wird beim Abfahrprozeß die Polyolefinisolierung nicht aus dem Extruder ausgetragen. Am Schichtende wird beim Abfahrprozeß die Polyolefinisoliermischung bei einer Temperatur von 200⁰C so mit aufbereitetem und entspanntem Wasser angereichert, daß eine Verschäumung im Innern des Extruders eintritt. Zur besseren Benetzung der Oberfläche des Granulats wird das aufbereitete Wasser entspannt. Das geschieht zweckmäßigerweise durch Zugabe einiger Spritzer eines handelsüblichen Geschirrspülmittels, z. B. Fit, in das aufbereitete Wasser. Das Wasser kann mittels einer Spritze dem Extruder direkt zugeführt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das aufbereitete und entspannte Wasser mit dem Granulat außerhalb des Extruders gemischt und das Granulat-Wasser-Gemisch anschließend dem Extruder zugeführt wird. Nach der Vermischung im Inneren des Extruders wird die Maschine abgeschaltet. Die aufgeschäumte Polyolefinisoliermischung wird nun auf eine Eigentemperatur von S 50⁰C abgekühlt. Der Abkühlprozeß wird durch die mit Frischwasser gespeißte Schneckenkühlung wirksam beeinflußt. Nach einer Zeitdauer von mehreren Stunden wird die Polyolefinisolierung erneut auf die Verarbeitungstemperatur von 200⁰C aufgeheizt. Bei Erreichen dieser Temperatur wird die Polyolefinisoliermischung durch Betätigung des Schneckenantriebes so kurzzeitig durchgemischt, daß zwar gelöstes vercracktes Material von den Metallteilen des Extruders entfernt werden; es aber zu keiner wesentlichen Austragung aus dem Spritzkopf kommt. Dieser Zyklus kann zur Erhöhung des Reinigungseffektes wiederholt werden. Es ist besonders vorteilhaft, diesen technologischen Reinigungsprozeß durch eine Programmsteuerung automatisch ablaufen zu lassen.

Zusätzliches Bedienpersonal ist dadurch nicht erforderlich. Die aufgeschäumte Polyolefinisoliermischung unterliegt in Verbindung mit dem Temperaturzyklus Spannungen, die zum Abreißen der vercrackten Beläge von den Metallteilen im Inneren des Extruders führen, wodurch der Reinigungseffekt besonders positiv beeinflußt wird. Unmittelbar vor der Wiederaufnahme der Produktion wird durch die angetriebene Schnecke die verunreinigte Polyolefinisoliermasse aus dem Spritzkopf herausgepreßt. Auf Grund der starken Verunreinigung ist dieses Material für Isolierzwecke nicht zu verwenden, da darin thermooxydative Verunreinigungen mit Teilchengrößen von >50цт in großer Anzahl enthalten sind. Nach dem Wechseln der Siebe und der Beschickung des Extruders mit neuem Granulat der entsprechenden Polyolefinisoliermischung kann die Produktion von hochreinen Hochspannungsisolierungen erneut beginnen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Reinigung von !Extrudern von verunreinigten und thermooxydativ degradierten Polyoiefinisoliermischungen sowie von vercrackten Belägen auf den Metallteilen im Inneren des Extruders, wobei dem Extruder Wasser zugeführt und die Austragung des verunreinigten Materials aus dem Extruder erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß die sich im Extruder befindliche Polyolefinisoliermischung bei einer normalen Verarbeitungstemperatur von 200⁰C durch 1 bis 3Gew.-% aufbereitetes und entspanntes Wasser aufgeschäumt und diese danach entweder einem Temperaturzyklus oder mehreren Temperaturzyklen in der Weise unterzogen wird, daß die aufgeschäumte Polyolefinisoliermischung und die verunreinigten Flächen im Innern des Extruders zeitweilig auf eine Temperatur von unter 5O⁰C abgekühlt und jeweils nach einer mehrstündigen Einwirkzeit in Ruhestellung gehalten und anschließend wieder auf die Verarbeitungstemperatur von 200⁰C aufgeheizt und in dieser Phase kurzzeitig der Schneckenantrieb betätigt wird und nach dem letzten Zyklus die gelöste und verunreinigte Polyolefinisoliermischung unmittelbar vor dem erneuten Anfahrprozeß in an sich bekannter Weise aus dem Spritzkopf des Extruders herausgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zugeführte aufbereitete Wasser destilliert oder enthärtet ist und zur Entspannung ein die Oberflächenspannung des Wassers reduzierendes Mittel verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das aufbereitete und entspannte Wasser dem Extruder direkt durch Injektion oder nach Vermischung mit dem Granulat der Polyolefinisoliermischung zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die sich im Extruder befindliche aufgeschäumte Polyolefinisoliermischung und die verunreinigten Flächen im Inneren des Extruders vorzugsweise bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schneckenantrieb des Extruders in den einzelnen Zyklen maximal 30s betätigt wird.