DE10007313C2

DE10007313C2 - Verfahren zur Reinigung von durch Polymerablagerungen verschmutzten Apparate- und Maschinenteilen

Info

Publication number: DE10007313C2
Application number: DE10007313A
Authority: DE
Inventors: Ewald Schwing; Horst Uhrner
Original assignee: SCHWING FLUID TECHNIK AG
Current assignee: SCHWING FLUID TECHNIK AG
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: DE10007313A1; WO2001060533A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von durch Polymerablagerungen verschmutzten Apparate- und Maschinenteilen, insbesondere von in der kunststoff verarbeitenden Industrie eingesetzten Metallfiltern.

Bei der Kunststoffherstellung und Kunststoffverarbeitung werden Maschinenteile, Apparate und Werkzuge mit Kunststoffen, z. B. thermoplastischem Polyestern, Poly amiden, Polyolefinen und dergleichen, verschmutzt. Zur Aufrechterhaltung einer störungsarmen und problemlosen Produktion müssen die verschmutzten Teile in regelmäßigen Abständen gereinigt werden, wobei eine vollständige Entfernung anhaftender Polymere angestrebt wird und die zu reinigenden Metall- oder Keramikteile keine materialmäßige Schädigung erfahren dürfen. Als besonders problematisch ist insbesondere die Reinigung von Filtern anzusehen, die in der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden.

Bei einem aus DE 42 31 306 A1 bekannten Verfahren werden die zu reinigenden Teile in einem Autoklaven mit überhitztem Wasserdampf beaufschlagt, der mit einer Temperatur zwischen 400 und 450°C in den Autoklaven eingeführt wird. Durch die Behandlung mit überhitztem Wasserdampf erfolgt eine hydrolytische Zersetzung der organischen Bestandteile. Zur Beseitigung von Rückständen schließt sich eine oxidative Nachreinigung mit Luft an, die bei thermisch empfindlichen Teilen, z. B. Filtern, jedoch äußerst problematisch ist.

Aus DE 198 13 864 C1 und DE 198 13 865 A1 sind Verfahren zur Beseitigung von Polymerablagerungen bekannt, bei denen die zu reinigenden Teile in einem Wirbelbett einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt werden. Dabei erfolgt eine hydrolytische Zersetzung der an den Teilen anhaftenden organischen Bestandteile, wobei die Zersetzungsprodukte mit dem zur Fluidisierung eingesetzten Wasserdampfstrom das Wirbelbett verlassen. Während der hydrolytischen Reinigung wird das Wirbelbett bei einer Betriebstemperatur zwischen 350 und 550°C betrieben. Als Oberflächenfinish folgt regelmäßig eine oxidative Nachbehandlung, wobei das Wirbelbett mit Luft fluidisiert wird.

Bei thermisch sehr empfindlichen Teilen, insbes. Filtern mit metallischen Filtergeweben, können noch thermische Schädigungen auftreten. In der Praxis werden daher besonders empfindliche Bauteile in Lösungsmittelbädern gereinigt. Als Lösungsmittel wird regelmäßig Triethylenglykol (TEG) verwendet. Die Behandlungstemperatur beträgt max. 300°C. Triethylenglykol ist leicht entflammbar und gilt als gesundheitsgefährdender Stoff. Es müssen strenge Arbeitsschutzmaßnahmen eingehalten werden. Problematisch ist auch die Entsorgung des erschöpften Lösungsmittels.

In DE 33 12 538 A1 ist ein Reinigungsverfahren beschrieben, bei dem die Teile bei einer Betriebstemperatur zwischen 250°C und 350°C einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt werden, wobei eine hydrolytische Zersetzung der an den Teilen haftenden organischen Bestandteile erfolgt und die Zersetzungsprodukte in die Wasserdampfatmosphäre übergehen. Die in der Wasserdampfatmosphäre gereinigten und auf die Betriebstemperatur erhitzten Teile werden anschließend unter Inertgas und Wasserdampfatmosphäre abgekühlt. Sowohl die Aufwärmung der Teile als auch die Reinigung der Teile erfolgt unter Wasserdampfatmosphäre in einem Wasserdampf strom, der im Kreis geführt wird. Während der Aufwärmung ist eine Kondensation von Wasserdampf an den noch kalten Teilen möglich, so dass die Gefahr einer Oberflächen oxidation nicht ausgeschlossen ist. Ferner erfordert das Verfahren ein geeignetes Umwälzgebläse und ist daher apparativ verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur schonenden Reinigung polymerverschmutzter Apparate- und Maschinenteile anzugeben, das apparativ einfach durchgeführt werden kann und bei dem die Gefahr einer Oberflächenoxidation ausgeschlossen ist.

Ausgehend von einem Verfahren, bei dem die Teile bei einer Betriebstemperatur zwischen 250°C und 350°C einer Wasser dampfatmosphäre ausgesetzt werden, wobei eine hydrolytische Zersetzung der an den Teilen anhaftenden organischen Bestandteile erfolgt und die Zersetzungsprodukte in die Wasserdampfatmosphäre übergehen und bei dem die in der Wasserdampfatmosphäre gereinigten und auf die Betriebs temperatur erhitzten Teile anschließend unter Inertgas oder Wasserdampfatmosphäre abgekühlt werden, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Reinigung in der Ofenkammer eines direkt befeuerten Kammerofens durchgeführt wird, wobei
die bei einer stöchiometrischen Verbrennung entstehen den, im Wesentlichen sauerstofffreien Verbrennungsgase die Ofenkammer und das in die Ofenkammer eingebrachte Reinigungsgut auf eine Temperatur oberhalb der Konden sationstemperatur von Wasserdampf erwärmen, um eine Oberflächenoxidation der Teile zu vermeiden,
anschließend zusätzlich Wasserdampf in die Ofenkammer eingeblasen wird, um die hydrolytische Zersetzung der organischen Bestandteile zu bewirken, und
nach Beendigung der Reinigung der Brenner abgeschaltet und das Reinigungsgut in der Ofenkammer mit Wasser dampf oder einem Inertgas auf eine Temperatur unter halb 200°C abgekühlt wird.

Durch die vollständig inerte Prozessführung ist eine thermische Zersetzung oder Verschwelung der Polymer ablagerung ausgeschlossen. Insbesondere Ablagerungen aus Polyester und Polyamiden können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wirkungsvoll entfernt werden. Die Reinigungs ergebnisse entsprechen den Ergebnissen, die mit einer thermochemischen Behandlung unter Verwendung von Triethylenglykol erzielt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte metallische Werkstücke sind metallisch blank und weisen keinerlei Anlauffarben auf, was als Indiz dafür zu werten ist, dass keine thermische Schädigung aufgetreten ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Reinigungsgut in einen Beladewagen eingesetzt, der in der Ofenkammer positioniert wird und einen Schmelzablauf aufweist. Ein Teil der Polymerablagerungen wird in der heißen Ofenatmosphäre abgeschmolzen, durch den Schmelz ablauf aus dem Behandlungsraum entfernt und in einem Schmelzesammelbehälter bis zur Erstarrung abgekühlt. Im weiteren Verlauf der Reinigung werden die Polymere hydrolisiert und mit dem Verbrennungsgas/Wasserdampfgemisch aus der Ofenkammer ausgetragen. Die Ofenkammer kann im Unterdruck sowie im Überdruck betrieben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in der Ofenkammer ein geringer Überdruck, vorzugsweise ein Überdruck von 100 bis 200 mmWS, eingestellt. Dabei stellt sich eine besonders stabile Dampfatmosphäre ein. Weitere bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der nachgeordneten Patentansprüche 4 und 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen nach dem erfindungs gemäßen Verfahren betriebenen Reinigungsofen,

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1.

Der in den Figuren dargestellte Reinigungsofen ist ein direkt befeuerter Kammerofen mit einer von einer Tür 1 verschlossenen Ofenkammer 2, einem Brenner 3 zur Beheizung der Ofenkammer 2 und einem unterseitig an die Ofenkammer 2 angeschlossenen Schmelzesammelbehälter 4 mit einer Wasserkühlung 5. Im Ausführungsbeispiel schließt an die Ofenkammer 2 eine zweite Brennkammer 6 an, in der bei der Reinigung entstehenden Zersetzungsprodukte thermisch nachverbrannt werden. Der Fig. 2 entnimmt man ferner, dass an die Ofenkammer 2 Lanzen 7 für die Zuführung von Wasserdampf angeschlossen sind.

Die Ofenkammer 2 ist gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet. Über eine Leitung 8 wird dem Brenner 3 Luft und über eine Brennmittelleitung 9 Gas oder Öl zugeführt. Durch Regeleinrichtungen werden die dem Brenner zugeführten Gas/Öl- und Luftmengen so gesteuert, dass eine stöchiometrische Verbrennung erfolgt und die Restsauerstoffmenge im Verbrennungsgas kleiner als 1% ist. Beim Abschalten des Brenners 3 schließen Absperreinrichtungen in den Leitungen 8, 9 selbsttätig. Das Brennersystem ist so ausgelegt, dass nach dem Abschalten des Brenners 3 keine Luft in die Ofenkammer 2 eindringen kann.

Der in den Figuren dargestellte Reinigungsofen wird zur Reinigung von durch Polymerablagerungen verschmutzten Apparate- und Maschinenteilen eingesetzt. Insbes. sollen thermisch empfindliche Teile, z. B. Filter mit metallischen Filtergeweben, gereinigt werden. Das Reinigungsgut wird in einen Beladewagen 10 eingesetzt, der in der Ofenkammer 2 positioniert wird. Die Ofenkammer 2 wird über den Brenner 3 direkt beheizt. Die heißen Verbrennungsgase erwärmen die Ofenkammer 2 und das in die Ofenkammer 2 eingebrachte Reinigungsgut auf eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur von Wasserdampf. Die Verbrennung wird stöchiometrisch betrieben, so dass die Verbrennungsgase inert sind. Durch Regelung der Verbrennung kann die Temperatur kontinuierlich oder stufenweise erhöht werden.

Nachdem eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur von Wasserdampf erreicht ist, wird durch die Lanzen 7 zusätzlich Wasserdampf in die Ofenkammer 2 eingeblasen, wobei eine Wasserdampfatmosphäre entsteht, in der eine hydrolytische Zersetzung der an den Teilen anhaftenden organischen Bestandteile erfolgt. Die Zersetzungsprodukte gehen in die Wasserdampfatmosphäre über und werden mit dem Verbrennungsgas/Dampfgemisch aus der Ofenkammer 2 ausgetragen werden. Die hydrolytische Reinigung erfolgt bei einer Betriebstemperatur zwischen 250°C und 350°C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 280 und 320°C. Zwar kann die Ofenkammer bei Unterdruck betrieben werden, jedoch wird vorzugsweise mit einem leichten Überdruck von 100 bis 200 mmWS gearbeitet. Diese Betriebsweise begünstigt die Einstellung einer stabilen und gut steuerbaren Dampfatmosphäre.

Nach Beendigung der Reinigung wird der Brenner 3 abgeschaltet und das Reinigungsgut in der Ofenkammer 2 mit Wasserdampf oder einem Inertgas auf eine Temperatur unterhalb 200°C abgekühlt, bevor die Ofentür 1 geöffnet und der Beladewagen 10 aus der Ofenkammer 2 herausgefahren wird.

Der Beladewagen 10 weist einen Schmelzeablauf 11 auf, der durch Öffnungen 12 mit dem Schmelzsammelbehälter 4 unterhalb der Ofenkammer 2 in Verbindung steht. Die beschriebene Reinigung wird dadurch unterstützt, dass ein Teil der an dem Reinigungsgut anhaftenden Polymerablagerung in der heißen Ofenatmosphäre durch Wärmeeinwirkung abgeschmolzen wird und durch den Schmelzeablauf 11 aus dem Behandlungsraum entfernt wird. In dem Schmelze sammelbehälter 4 wird die Schmelze bis zur Erstarrung abgekühlt.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von durch Polymerablagerungen verschmutzten Apparate- und Maschinenteilen, insbes. von in der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzten Metall filtern, bei dem
die Teile bei einer Betriebstemperatur zwischen 250°C und 350°C einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt werden, wobei eine hydrolytische Zersetzung der an den Teilen anhaftenden organischen Bestandteile erfolgt und die Zersetzungsprodukte in die Wasserdampfatmos phäre übergehen, und
die in der Wasserdampfatmosphäre gereinigten und auf die Betriebstemperatur erhitzten Teile anschließend unter Inertgas oder Wasserdampfatmosphäre abgekühlt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung in der Ofenkammer eines direkt befeuerten Kammer ofens durchgeführt wird, wobei
die bei einer stöchiometrischen Verbrennung entstehen den, im Wesentlichen sauerstofffreien Verbrennungsgase die Ofenkammer und das in die Ofenkammer eingebrachte Reinigungsgut auf eine Temperatur oberhalb der Konden sationstemperatur von Wasserdampf erwärmen, um eine Oberflächenoxidation der Teile zu vermeiden,
anschließend zusätzlich Wasserdampf in die Ofenkammer eingeblasen wird, um die hydrolytische Zersetzung der organischen Bestandteile zu bewirken, und
nach Beendigung der Reinigung der Brenner abgeschaltet und das Reinigungsgut in der Ofenkammer mit Wasser dampf oder einem Inertgas auf eine Temperatur unter halb 200°C abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgut in einen Beladewagen eingesetzt wird, der in der Ofenkammer positioniert wird und einen Schmelze ablauf aufweist, dass ein Teil der Polymerablagerungen in der heißen Ofenatmosphäre abgeschmolzen wird, durch den Schmelzeablauf aus dem Behandlungsraum entfernt und in einem Schmelzesammelbehälter bis zu Erstarrung abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ofenkammer mit einem geringen Überdruck vorzugsweise einem Überdruck von 100 bis 200 mmWS, betrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrolytische Reinigung einer Betriebstemperatur zwischen 280 und 320°C erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Reinigung entstehenden Zersetzungsprodukte in einer der Ofenkammer nachgeschalte ten Brennkammer thermisch nachverbrannt werden.