DE102011120744A1

DE102011120744A1 - Reinigungsmittel

Info

Publication number: DE102011120744A1
Application number: DE102011120744A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Drossmann; Michael Münch
Original assignee: MUENCH CHEMIE INTERNAT GmbH; Muench Chemie International GmbH
Current assignee: MUENCH CHEMIE INTERNAT GmbH; Muench Chemie International GmbH
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein treibmittelfreies Reinigungsmittel zur Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen, das die folgenden Komponenten A) wenigstens ein künstliches und/oder natürliches Mineral; B) wenigstens eine anorganische Base und C) whuk aufweist, wobei die Komponenten A), B) und C) zunächst miteinander vollständig vermischt und in einem nachfolgenden Schritt durch Verdichten unter Wärmeeinwirkung, insbesondere Compoundieren, in ein homogenes Granulat überführt sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Reinigungsmittels zum Reinigen von Extrudern und Spritzgießmaschinen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel zur Reinigung von Extruder und Spritzgussmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Verwendung des Reinigungsmittels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
Aus der Praxis ist bekannt, dass bei der Verarbeitung von Thermoplasten auf Spritzgussmaschinen und Extrudern beim Materialwechsel oder beim Farbwechsel große Reinigungsprobleme auftauchen. Diese sind in aller Regel durch eine ungenügende Mischbarkeit eines extrudierten Polymers mit einem nachfolgend zu extrudierenden Polymer begründet. Auf Grund dessen fallen bei vorgenannten Arbeiten hohe Reinigungs- und Materialkosten an.
Dies ist umso problematischer, wenn eine Materialfolge beispielsweise von einem polaren Polymer zu einem unpolaren Polymer stattfindet. Darüber bereiten auch amorphe Polymere und nachfolgende teilkristalline Polymere Schwierigkeiten, da diese nicht immer miteinander mischbar sind. Ein weiteres Problem hinsichtlich einer Materialfolge besteht, wenn ausgehend von einer dunklen Einfärbung Farbfolgen in Richtung einer helleren Einfärbung oder in Richtung transparentes Material zu verarbeiten sind.
Um, insbesondere in solchen Fällen, eine gute Reinigung eines Extruder oder einer Spritzgussmaschine zu erreichen, muss die Maschine oder der, beispielsweise Schneckenextruder, zerlegt und die dazu gehörenden Schnecken, Spritzdüsen und Nadelverschlussdüsen mühsam und gegebenenfalls von Hand gereinigt werden, wobei die Schnecken gezogen und mechanisch mit einem Sandstrahlgerät oder Schleifgerät gereinigt werden. Hieraus resultieren lange Stillstandszeiten und ein hoher personeller Aufwand, der hohe Kosten verursacht.
Aus der WO 00/37236 ist ein Verfahren zur Reinigung von Extrudern bekannt, bei dem eine Reinigungsmasse zum Einsatz kommt, bestehend aus diskreten, plastisch deformierbaren Teilchen aus einem Thermoplast (A) mit einem Schmelzpunkt über 200°C und einer Kristallinität von kleiner oder gleich 50% und einem amorphen oder teilkristallinen Thermoplast (B) mit einer Verarbeitungstemperatur, die unterhalb des Schmelzpunktes des Thermoplasts (A) liegt. Der Thermoplast (A) ist in der Reinigungsmasse mit 1 Gew.-% bis 95 Gew.-% und der Thermoplast (B) mit 5 Gew.-% bis 95 Gew.-% enthalten. Die gewichtsprozentualen Anteile von (A) und (B) ergänzen sich jeweils zu 100% oder weniger. Die diskreten, plastisch deformierbaren Teilchen aus dem Thermoplast (A) wirken hierbei reinigend, während der amorphe oder teilkristalline Thermoplast (B) als flüssiger oder fließfähiger Träger für die plastisch deformierbaren Teilchen aus dem Thermoplast (A) und/oder abgelöste Verunreinigungen wirkt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass der Thermoplast (A) sehr klein gemahlen sein muss, damit er nicht die Düse oder den Heizkanal am Spritzgusswerkzeug zusetzt. In dortiger Druckschrift ist der Einsatz des Thermoplast (A) als zylinder- oder linsenförmiges Granulat mit einem Durchmesser von 1 mm bis 6 mm und einer Länge von 8 mm beschrieben. In der Praxis verstopfen solche unaufgeschmolzenen Granulate allerdings in nachteiliger Weise den Düsenkopf und/oder die Verschlussdüse eines Extruders oder einer Spritzgussmaschine, was auch als Vergleichsbeispiel beschrieben ist.
Die Offenlegungsschrift WO 95/17268 beschreibt eine abrasive und reinigende Mischung aus: (a) einer überwiegenden Menge eines abrasivem Pulvers und (b) wenigstens einem Harz, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Polymer eines Diens, ein Harz-Material, ein Cumaron-Inden-Harz, und eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Stoffe, und (c) wenigstens ein Copolymer von einem Olefin und einem Acrylat oder einem Methylacrylat aufweist.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die in (b) und (c) genannten Polymere nicht mit allen nachfolgend zu verarbeitenden Polymeren mischbar sind. In den Reinigungsmischungen werden die einzelnen Polymere mit den abrasiven Mischungen der dort beschriebenen Beispiele abgemischt, damit dann anschließend in der gleichen Polymerbasis weitergearbeitet werden kann. Die Maschinen sind durch die Reinigungsmischung von fremden Verunreinigungen wie Farbresten und Verbrennungen gereinigt, jedoch verbleiben Spuren der Reinigungsmischung in der Maschine, welche die nachfolgend zu verarbeitende Polymere verunreinigen. Dies führt in nachteiliger Weise zu Schlieren- und/oder Laminatbildung.
Die DE 103 34 293 A1 offenbart eine Reinigungszusammensetzung für kunststoffverarbeitende Maschinen sowie ein Verfahren und eine Anwendung für die Reinigungszusammensetzung bestehend aus: 1 Gew.-% bis 18 Gew.-% Wasser, 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% einer Mischung, bestehend aus 1 Gew.-% bis 50 Gew.-% anionischer Tenside, mindestens 15 Gew.-% nichtionischer Tenside, mindestens 1 Gew.-% Seife, Polycarboxylate, Zeolithe, Natriumsulfat, Bicarbonat, Phosphonate, Schaumregulatoren, gegebenenfalls Hilfsstoffe, Duftstoffe und auf 100 Gew.-% aufgefüllt bestimmte Polymere enthält. Ferner offenbart die DE 103 34 293 A1 ein Verfahren zur Herstellung der Mischung und deren Verwendung.
Die Offenlegungsschrift DE 42 02 618 A1 offenbart eine Reinigungszusammensetzung für eine Harzformgebungsvorrichtung, welche 50 Gew.-% bis 95 Gew.-% eines Polyolefinharzes mit einem Schmelzindex von 0,01 bis 0,5, ferner 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-% eines Acryl-Copolymeren, 2 Gew.-% bis 30 Gew.-% eines Neutralsalzes einer organischen Sulfonsäure und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% basisches Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Kaliumcarbonat, Zinkcarbonat oder eine Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten davon umfasst.
Den beiden vorgenannten Schriften liegt der Nachteil zugrunde, dass die Maschinen von fremden Verunreinigungen wie Farbresten und Verbrennungen gereinigt sind, jedoch Spuren der Reinigungsmischung in der Maschine verbleiben, durch welche die nachfolgend zu verarbeitende Polymere wieder verunreinigt werden. Dies wirkt sich in einer nicht akzeptablen Schlieren- oder Schieferbildung aus.
Die DE 195 54 863 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher Farbpellets und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dieses Verfahren arbeitet mit zwei separaten Granulatoren für unterschiedliche Farbpellets, sowie einer komplizierten Austragsöffnung am Extruderkopf. Ein maßgeblicher Nachteil der dort beschriebenen Vorgehensweise ist der hohe maschinelle Aufwand, der zum Farbwechsel eines Polymers betrieben werden muss. Dieser Aufwand ist mit hohen Investitionskosten verbunden.
Des Weiteren ist in der EP 2 105 277 A1 ein Reinigungsmittel beschrieben, das mineralische Partikel, kristalline freie Säure sowie organisches Polymer umfasst, wobei die mineralischen Partikel und/oder die kristalline freie Säure wenigstens teilweise eine Verkapselung aufweisen. Das dort offenbarte Reinigungsmittels weist den Nachteil auf, dass die darin enthaltene kristalline freie Säure unter Reinigungsbedingungen in einem Extruder oder einer Spritzgussmaschine, d. h. bei erhöhter Temperatur, als Treibmittel wirkt, wobei Gas, nämlich in erster Linie Kohlendioxid freigesetzt wird. Eine Freisetzung dieses Gases erfolgt in der Reinigungsmischung jedoch nicht homogen, sondern bevorzugt an warmen bzw. heißen Teilen des Extruders oder der Spritzgussmaschine, so dass sich insbesondere an diesen Teilen des Extruders oder der Spritzgussmaschine Gasblasen bilden, die einen Kontakt des dortigen Reinigungsmittels mit der zu reinigenden Oberfläche des Extruders oder der Spritzgussmaschine behindern, was entweder zu einer unzureichenden und mangelhaften Reinigung oder zu deutlich verlängerten benötigten Reinigungszeiten beispielsweise aufgrund von Stillstandszeiten führt, die notwendig sind, damit das Treibmittel seine volle Wirkung entfalten kann. Darüber hinaus besteht bei dem dortigen Reinigungsmittel aufgrund der auftretenden Gas- und Blasenbildung die Gefahr einer Beschädigung des Extruders oder der Spritzgussmaschine, nämlich dann, wenn diese Gasblasen in Kontakt mit der warmen bzw. heißen inneren Oberfläche des Extruders oder der Spritzgussmaschine. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Gasblasen unter der Wärmeeinwirkung expandieren, insbesondere sehr schnell expandieren und gegebenenfalls explosionsartig platzen, was zu einer Beschädigung der jeweiligen Oberfläche des Extruders oder der Spritzgussmaschine und im schlimmsten Fall zu einer starken Abnutzung oder einem Ausfall des Extruders oder der Spritzgussmaschine führt. Des Weiteren birgt ein Treibmittel enthaltendes Reinigungsmittel ferner die Gefahr von, durch eine unkontrollierbare Gasbildung im Extruder oder der Spritzgussmaschine bedingten, unkontrollierbaren Gasaustritten aus der Düse des Extruderkopfes. Ein solcher unkontrollierter Gasaustritt kann ferner an sämtlichen Ventilen des Extruders oder der Spritzgussmaschine stattfinden, wobei am Heißkanal auch offene Entgasungen möglich sind und die Maschine einerseits, jedoch auch das Bedienungspersonal andererseits gefährden. Ein weiterer Nachteil besteht ferner auch darin, dass durch diese unkontrollierten Gasaustritte auch Teile des zu reinigenden Polymers und/oder, insbesondere auch Teile des Reinigungsmittels mitgerissen werden. Diese teilchenförmigen Partikel können sich in Ventilen und Düsen ablagern und bergen eine inhärente Verstopfungsgefahr, wodurch eine zusätzliche Gefährdung, vor allem des Bedienungspersonals entsteht.
Ein weiterer Nachteil vorgenannter Reinigungsmittel besteht ferner darin, dass die dort verwendeten Polymere und Zusatzstoffe, wie beispielsweise Zitronensäure, bei erhöhten Temperaturen zur Zersetzung neigen, was zu Zersetzungsprodukten führt, die zum einen geruchsbelästigend und darüber hinaus vielfach auch gesundheitsgefährdend sind. Sofern, wie beispielsweise in der EP 2 105 277 A1 vorgeschlagen, die Zitronensäure ferner mit einem Wachs-Überzug, beispielsweise aus einem Polyethylen, versehen ist, besteht zusätzlich zur Zersetzung der Zitronensäure ferner die Gefahr einer Nebel- bzw. Rauchbildung durch eine Zersetzung und Verdampfung der Zersetzungsprodukte sowie des Polyethylenwachses. Bei anderen Treibmitteln, wie beispielsweise Carbonsäuren, Azodicarbonsäuren, Azodicarbonsäurediamid oder Toluolsulfonsäurehydrazid, um nur einige zu nennen, tritt darüber hinaus bei erhöhten Temperaturen eine Verfärbung des Reinigungsmittels, d. h. in aller Regel eine Schwarzverfärbung sowie eine massive Bildung stark riechender Gase und Nebel auf, die das Bedienungspersonal sowie eine sichere Bedienung des Extruders oder der Spritzgussmaschine gefährden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein staubfreies, kostengünstiges und einfach herstellbares Reinigungsmittel für die Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen sowie dessen Verwendung zur Verfügung zu stellen, mit dem die oben genannten Nachteile und Einschränkungen vermieden werden. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik soll sein, dass die Extruder und Spritzgussmaschinen ohne mechanischen Aufwand, wie Schneckenziehen, Sandstrahlung, Schielfen, und in einer kurzen Zeitspanne zu reinigen sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Reinigungsmittel gemäß Patentanspruch 1 und eine Verwendung des Reinigungsmittels gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein treibmittelfreies Reinigungsmittel zur Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen gelöst, das die folgenden Komponenten aufweist:

A) wenigstens ein künstliches und/oder natürliches Mineral;
B) wenigstens eine anorganische Base,
C) wenigstens einen Kunststoff und/oder Synthesekautschuk,

Unter Compoundieren bzw. Compoundierung wird im Rahmen dieser Erfindung ein durch Wärme-, respektive Hitzeinwirkung stattfindendes Verdichten aller Komponenten in einem Einfach- oder Doppelschneckenextruder bei Temperaturen im Bereich von 50°C bis 200°C über Raumtemperatur, d. h. im Bereich von 75°C bis 225°C, verstanden.
Überraschend wurde erfindungsgemäß gefunden, dass ein Reinigungsmittel bestehend aus einer Mischung von Mineralien mit wenigstens einer anorganischen Base und Kunststoffen und/oder Synthesekautschuken eine hohe Reinigungsleistung in Extrudern und Spritzgussmaschinen bewirkt ohne im Zuge der Reinigung Reinigungsmittelrückstände im Extruder oder in der Spritzgussmaschine zu hinterlassen.
Ferner können mit dem vorgenannten Reinigungsmittel im Vergleich zu bisher bekannten Reinigungsmitteln Reinigungsvorgänge deutlich schneller durchgeführt werden, da das erfindungsgemäße Reinigungsmittel keinerlei gasfreisetzende Substanzen oder Treibmittel enthält, welche eine Zugänglichkeit der zu reinigenden Oberfläche des Extruders oder der Spritzgussmaschine behindern könnten. Auch Beschädigungen an den zu reinigenden Teilen des Extruders oder der Spritzgussmaschine sind aufgrund der Freiheit des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels von gasfreisetzenden Substanzen oder Treibmittel(n) nicht zu befürchten.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass im Rahmen dieser Erfindung unter dem Begriff „Treibmittel” Substanzen verstanden werden, die als Hilfsstoff zum Aufschäumen und Aufblähen von Polymermassen bzw. des Reinigungsmittels verwendet werden können. Hierzu zählen beispielsweise insbesondere Carbonsäuren, Azodicarbonsäurediamid oder Toluolsulfonsäurehydrazid sowie als anorganisches Hilfsmittel Hydrogencarbonate. All diesen Stoffen ist es gemeinsam, dass sie bei Erwärmung zu einer maßgeblichen Gasbildung neigen, wobei insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf, Ammoniak und Stickstoff entstehen, durch welche das Reinigungsmittel aufgeschäumt und/oder aufgebläht wird.
In Abgrenzung hierzu ist der Begriff „treibmittelfrei” erfindungsgemäß so zu verstehen, dass das erfindungsgemäße Reinigungsmittel keine Substanzen enthält, die bei Erwärmen bis zu einem Bereich von 300°C bis 350°C massgebliche Gasbildung oder Zersetzung zeigen.
Somit besteht ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen treibmittelfreien Reinigungsmittels gegenüber herkömmlichen und aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsmitteln darin, dass das erfindungsgemäße Reinigungsmittel bei erheblich höheren Temperaturen eingesetzt werden kann als bisher übliche Reinigungsmittel, nämlich bis ca. 300°C bis 350°C, so dass sich das erfindungsgemäße Reinigungsmittel zur Reinigung eines erheblich breiteren Spektrums an Kunststoffen eignet, wie z. B. Polyamid 6.6 (PA6.6), das beispielsweise erst bei Temperaturen im Bereich von 290°C wirksam aus einem Extruder oder einer Spritzgussmaschine mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel beseitigt werden kann.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels besteht ferner darin, dass keine Nebel- bzw. Rauchbildung zu befürchten ist, da das erfindungsgemäße Reinigungsmittel eben keine Treibmittel oder Beschichtungen für selbige aufweist, die bei erhöhten Temperaturen zu Zersetzung und Gasbildung sowie zur Rauch- und Nebelbildung neigen. Somit kann durch den Einsatz des treibmittelfreien erfindungsgemäßen Reinigungsmittels eine deutlich verbesserte Betriebssicherheit, sowohl im Hinblick auf gesundheitsgefährdende Stoffe, als auch im Hinblick auf eventuelle Verstopfungen von Düsen oder Ventilen des Extruders oder der Spritzgussanlage gewährleistet werden, da erfindungsgemäß ein Mitreißen von Reinigungsmittelsubstanz oder zu reinigender Substanz aufgrund der erfindungsgemäß nicht notwendigen Aufschäum- und/oder Aufbläh-Hilfsstoffe nicht zu befürchten ist.
Des Weiteren besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen treibmittelfreien Reinigungsmittels auch in höheren Taktzeiten, da Treibmittel in aller Regel eine gewisse Zeit benötigt, um seine volle Wirkung zu entfalten und die Polymermasse entsprechend aufzuschäumen oder aufzublähen. Da ein solches Aufschäumen oder Aufblähen erfindungsgemäß nicht notwendig und vorgesehen ist, sondern im Gegenteil explizit vermieden wird, kann in vorteilhafter Weise auf Stillstandzeiten verzichtet werden, so dass in gleicher Zeit eine höhere Reinigungsleistung gegenüber herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsmitteln unter Verwendung des treibmittelfreien erfindungsgemäßen Reinigungsmittels erzielbar ist.
Erfindungsgemäß werden die Komponenten A), B) und C) in Form von Pulvermischungen und/oder Granulaten und/oder Compounds und/oder Mischungen davon verwendet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung kommerziell erhältlicher Produkte, ohne dass eine Aufbereitung dieser Komponenten durchgeführt werden müsste, was zu einer kosteneffizienten Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen treibmittelfreien Reinigungsmittels beiträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel werden die Komponenten A), B), und C) im Gewichtsverhältnis 1–70:0,1–25:98.9–5 Gew.-%, im bevorzugten Fall 5–65:0,5–20:94,5–15 Gew.-% und im besonders bevorzugten Fall 10–60:1–15:98–25 Gew.-% betragen, wobei die Summe der Mischungsverhältnisse immer 100 Gew.-% ergibt.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, dass das compoundierte Reinigungsmittel mit jedem beliebig nachfolgend zu verarbeitenden Polymer mischbar ist, so dass der Heißkanal vor einem Polymerwechsel nicht gespült werden muss. Hierbei wirkt sich die Tatsache der erfindungsgemäß bevorzugten Verwendung von thermoplastischen Elastomeren besonders vorteilhaft aus, da diese praktisch nicht an Oberflächen haften, sondern sich leicht von solchen Oberflächen lösen, wobei das zu entfernende Polymer an dem erfindungsgemäßen treibmittelfreien Reinigungsmittel haften bleibt und mit diesem von der Oberfläche des Extruders oder der Spritzgussmaschine entfernt wird.
Die Mineralien A) gemäß einer Ausführungsform des Reinigungsmittels sind ausgewählt aus der Gruppe künstlicher und/oder natürlicher Minerale bestehend aus Talkum, Kreide, Bariumsulfat, Silikaten, Kieselsäure, Glasfasern, Glaskugeln, Aluminiumoxiden, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitriden, Lithiumminerale, Nanodiamanten, Nanopartikel wie z. B. Schichtsilikaten, wie beispielsweise Kaolin, Wollastonit, Bentonit und/oder Mischungen davon.
Die Mineralien A) gemäß einer Ausführungsform des Reinigungsmittels liegen in einer Korngröße von 5 μm–250 μm, bevorzugt von 15 μm–220 μm, besonders bevorzugt von 20 μm–75 μm vor. Die Verwendung derartiger Korngrößen gewährleistet eine hervorragende abrasive Entfernung von zu reinigendem Polymer aufgrund einer optimierten Mitnahmefähigkeit des zu reinigenden Polymers durch die Mineralien A), wobei das erfindungsgemäße Reinigungsmittel gleichzeitig eine hervorragende Fließfähigkeit aufweist und gut in Hinterschneidungen und schwer erreichbarer Bereiche des Extruders oder der Spritzgussmaschine vordringen kann.
Die anorganischen Basen B) gemäß einer Ausführungsform des Reinigungsmittels sind erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe anorganischer Basen, wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und/oder Mischungen davon.
Die Kunststoffe und/oder Synthesekautschuke C) gemäß einer Ausführungsform des Reinigungsmittels sind erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe synthetisch hergestellter Kautschuke, der thermoplastischer Styrol-Olefin-Blockcopolymere, Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymere (SEEPS), Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Blockcopolyme (SEBS), Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymere (SBS), Styrol-Isopren-Styrol-Blockpolymere (SIS), Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockpolymere (SEBS), Styrol-Ethylen-Propylen-Sytrol-Blockpolymere (SEPS), thermoplastischer Elastomere (TPE), thermoplastischer Olefine (TPO), thermoplastischer Styrole (TPS), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), vorwiegend als cis,cis-1,5-Cyclooctadien, exo-Dicyclopentadien, endo-Dicyclopentadien, 1,4-Hexadien, 1,3 Butadien und/oder 5-Ethyliden-2-norbonen, aus der Gruppe der nicht-olefinischer Thermoplaste, wie thermoplastische Polyurethan-Elastomere, thermoplastische Polyetherurethan-Elastomere, thermoplastische Polyester, thermoplastische Polyesterester-Elastomere, thermoplastische Polyetherester-Elastomere, Polyetheramid-Elastomere, thermoplastische Polyamide, thermoplastische Polycarbonate, thermoplastische Polyacrylate, Acrylatkautschuke, Styrol-Acrylnitril/Acrylatkautschuke (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kautschuke (ABS) und/oder Acrylnitril-Butadien-αMethyl-Styrol-Kautschuke (ABαMS), Methacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methyl-Methacrylat-Butadien-Styrol (MMBS), Methyl-Methacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS), EPDM und/oder Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) und/oder Polyolefine und/oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymere mit einem Vinylacetat–Gehalt von 6% bis 70% oder Mischungen davon. Es hat sich hierbei erfindungsgemäß erwiesen, dass die vorgenannten Substanzen hervorragende Reinigungswirkung mit einem breiten Reinigungsspektrum für nahezu alle wichtigen Kunststoffe haben.
Die Kunststoffe und/oder Synthesekautschuke C) gemäß einer weiteren Ausführungsform des Reinigungsmittels weisen ein Molekulargewicht von 70.000 bis 300.000 g/mol, vorteilhafterweise eine bei Raumtemperatur gemessene Shore-Härte A von 35 bis 90 (gemessen nach ISO 868) und nach Bedarf 5% bis 45% Weichermacheröl auf. Derartige Synthesekautschuke stellen somit ein weiches, aber nicht flüssiges Polymer dar, das dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel eine hervorragende Fließfähigkeit verleiht, wobei das Reinigungsmittel eine Viskosität aufweist, die niedrig genug ist, damit das erfindungsgemäße Reinigungsmittel gut in Hinterschneidungen und schwer zugängliche Bereich des Extruders oder der Spritzgiess- bzw. Spritzgussmaschine fließen kann.
Ebenso können Silikonkautschuke (VMQ) und/oder Naturkautschuk (NR) allein oder in Mischung, insbesondere in Mischung mit oben genannten Substanzen, verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat das Granulat bei Raumtemperatur eine Shore-Härte A, gemessen nach ISO 868, von 4 bis 95, bevorzugt von 20 bis 93 und besonders bevorzugt von 40 bis 90. Das Reinigungsgranulat mit den vorgenannten Shore-Härten ist in sehr vorteilhafter Weise auf den jeweils zu reinigenden Kunststoff, respektive das zu reinigende Polymer anpassbar, wobei das erfindungsgemäße Reinigungsmittel so auf das zu reinigende Polymer abgestimmt wird, dass ein Mitnahme- und Abrasionseffekt des Reinigungsmittels für das jeweilige zu reinigende Polymer optimiert ist, so dass eine Reinigung des Extruders oder der Spritzgussmaschine in sehr effektiver Weise mit einer hohen Taktrate stattfinden kann, wobei das erfindungsgemäße Reinigungsmittel, wie vorerwähnt, bis zu Temperaturen von bis zu 350°C stabil ist, und auch durch die Wahl der Temperatur und der mit der Temperatur einhergehenden Viskosität die Reinigungswirkung optimiert werden kann. Da das erfindungsgemäße Reinigungsmittel keine Treibmittel enthält, die bei erhöhten Temperaturen zu Zersetzung und zu Gasbildung neigen, kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel unproblematisch bis auf Temperaturen von 300°C bis 350°C erwärmt werden, wodurch gewährleistet ist, dass praktisch alle Kunststoffe aus Extrudern und Spritzgussmaschinen entfernt und letztere gereinigt werden können.
Weiterhin hat das erfindungsgemäße Reinigungsmittel bei einer Last von 10 kg und einer Temperatur von 230°C eine Schmelz-Volumenfließrate (MVR), gemessen nach DIN ISO 1133, von 30 cm³/10 min ± 30%, bevorzugt ± 20% und besonders bevorzugt ± 10%. Durch die Einhaltung dieser Schmelz-Volumenfließrate ist das erfindungsgemäße Reinigungsmittel optimal für eine Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen ausgelegt.
Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Verwendung eines Reinigungsmittels zum Reinigen von Extrudern und Spritzgieß- bzw. Spritzgussmaschinen gemäß vorstehenden Ausführungen gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung des neuartigen Reinigungsmittels ist eine vollständige Ausfüllung des Schneckenkanals und/oder Heißkanals, so dass die Wirkstoffkomponenten auch bis in Hinterschneidungen, wie z. B. in einem Düsenkopf, vordringen können. Dadurch ergibt sich ein wichtiger wirtschaftlicher Vorteil durch Einsparung an Reinigungsmittel.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Beispiel 1
In einem 100 Liter Henschel-Mischer wurden 76,55 Kg eines Synthesekautschukgemisches, bestehend aus 34,85 Kg Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kautschuk (TEREZ^® ABS 1010 TR von TerHell) und 41,7 Kg Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymere (Europrene^® SOL T 166 von Polimeri Europa), 8,7 Kg Lithiumaluminiumsilikat mit einer Korngröße von 75 μm, 9,2 kg Bariumsulfat, 3,25 kg Glaskugeln mit einer Korngröße von 30 μm bei ca. 500 U/min für 10 min gut miteinander gemischt. Die Mischung wurde anschließend auf einem Doppelschneckenextruder zu einem homogenen Granulat compoundiert mit einer Körngröße von durchschnittlich 3 mm.
Nachfolgend wurde die Reinigungsleistung der compoundierten Reinigungsmischung auf einem Doppelschneckenextruder, vom Typ ZSK 28 vor Coperion, Werner & Pfleiderer, und einer Spritzgussmaschine, mit 70 mm Schneckendurchmesser von Ahrburg, getestet. Beide Maschinen wurden zuvor mit einem Masterbatch mit 50% Russanteil auf LDPE verunreinigt.
Der Extruder ZSK 28 wurde mit der oben genannten Reinigungsmischung mit einem Durchsatz von 4 Kg/Stunde bei 195°C gespült. Die hierfür benötigte Reinigungsmischung betrug 950 Gramm. Das nachfolgend zu verarbeitende Polyamid 66 natur zeigte keine Verunreinigungen.
Dieselbe Mischung wurde auf der Spritzgussmaschine eingesetzt. Nach 18 Zyklen (Prüfplatten) war die Maschine von dem Russkonzentrat gereinigt. Das nachfolgend zu verarbeitende Polyamid 66 natur zeigte keine Verunreinigung mehr.
Beispiel 2
In einem 100 Liter Henschel-Mischer wurden 69,5 Kg eines Synthesekautschukgemisches, bestehend aus 43,7 Kg thermoplastischem Olefin (DEX-FLEX^® 756–68 TPE-O von LyondellBasell) und 25,8 Kg thermoplastischem Polyetherester-Elastomer (Arnitel^® EB464 TPE von DSM), 10,3 Kg Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 80 μm, 9,7 kg Bariumsulfat, 6,2 kg Kieselsäure mit einer Korngröße von 44 μm und 4,3 kg Kaliumcarbonat bei ca. 500 U/min für 10 min gut miteinander gemischt. Die Mischung wurde anschließend auf einem Doppelschneckenextruder zu einem homogenen Granulat compoundiert mit einer Körngröße von durchschnittlich 3 mm.
Nachfolgend wurde die Reinigungsleistung der compoundierten Reinigungsmischung auf einem Doppelschneckenextruder, vom Typ ZSK 28 von Coperion, Werner & Pfleiderer, und einer Spritzgussmaschine, mit 70 mm Schneckendurchmesser von Ahrburg, getestet. Beide Maschinen wurden zuvor mit einem Masterbatch mit 50% Russanteil auf LDPE verunreinigt.
Der Extruder ZSK 28 wurde mit der oben genannten Reinigungsmischung mit einem Durchsatz von 4 Kg/Stunde bei 250°C gespült. Die hierfür benötigte Reinigungsmischung betrug 753 Gramm. Das nachfolgend zu verarbeitende Polypropylen (PR) natur zeigte keine Verunreinigungen.
Dieselbe Mischung wurde auf der Spritzgussmaschine eingesetzt. Nach 11 Zyklen (Prüfplatten) war die Maschine von dem Russkonzentrat gereinigt. Das nachfolgend zu verarbeitende Polypropylen (PR) natur zeigte keine Verunreinigung mehr.
Vergleichsbeispiel 1
(gemäß EP 1 140 461 B9 Beispiel 2, entspricht WO 00/37236 )
Es wurden 3 kg Reinigungsmischung entsprechend den Angaben aus EP 1 140 461 B9 , Beispiel 2, Polyamid 6T/6 und Polystyrol im Mischungsverhältnis 15:85 auf der Spritzgussmaschine bei 220°C eingesetzt. Die Reinigungswirkung wie in EP 1 140 461 B9 , Beispiel 2, konnte nicht bestätigt werden, da das Polyamid 6T/6 Granulat die Nadelverschlussdüse verstopfte und diese erst bei 300°C frei gespritzt werden konnte.

Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Beispiele 3 bis 6. Diese wurden analog den Beispielen 1 und 2 im Henschelmischer gemischt, compoundiert und auf der ZSK 28 von Coperion Werner & Pleiderer und auf der Spritzgussmaschine von Ahrburg getestet. Beide Maschinen wurden zuvor mit einem Masterbatch mit 50% Russanteil auf LDPE verunreinigt.

	Beispiele
	3	4	5	6
Komponenten der Reinigungsmischung (Kg)
TPE-E*	33,7		3,7
TPE-O*		18,2	28,9
EPDM*	23,8	42,9	28,7	13,2
MMBS*				45,7
Glaskugeln, 30 μm	8,7		18,7	5,9
Aluminiumoxid	12,0	17,9		20,1
Bariumsulfat	10,8	15,9	16,7
Bentonit	9,4			10,9
Kaliumcarbonat	2,3		3,3
Reinigungsleistung auf ZSK 28 (Durchsatz 4 Kg/h):
Temperatur in [°C]:	220	250	280	200
Reinigungsmischung in [g]:	807	920	795	983
Reinigungsleistung auf Spritzgussmaschine:
Reinigungszyklen (Platten):	22	15	21	24
Nachfolgendes Polymer:	SAN*	PC*	PA/PP*	PA6.6*

TPE-E*: = thermoplastisches Polyetherester-Elastomer; Arnitel^® EB464 TPE von DSM
TPE-O*: = thermoplastisches Polyolefin-Elastomer DEXFLEX^® 756–68 TPO von LyondellBasell
EPDM*: = Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk; G 2440 EPDM-Terpolymer, natur von LANXESS
MMBS*: = Methyl-Methacrylat-Butadien-Styrol; Zylar^® 530 von Nova Chemicals Inc.
SAN*: = Styrol-Acryl-Nitril-Kunststoff; Terez^® SAN 2006 G, glasklar von TerHell
PC*: = Polycarbonat-Kunststoff; Terez^® PC 9005 L von TerHell
PA/PP*: = Polyamid/Polypropylen-Kunststoff; Terez^® PA/PP 7200 von TerHell
PA6.6*: = Polyamid 6.6-Kunststoff; Terez^® PA6.6 7600 H von TerHell

In sämtlichen Beispielen konnte gezeigt werden, dass das erfindungsgemäße Reinigungsmittel für eine Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen herkömmlichen Reinigungsmitteln gemäß dem Stand der Technik überlegen ist und zu sehr guten Reinigungsergebnissen führt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 00/37236 [0005, 0048]
WO 95/17268 [0007]
DE 10334293 A1 [0009, 0009]
DE 4202618 A1 [0010]
DE 19554863 A1 [0012]
EP 2105277 A1 [0013, 0014]
EP 1140461 B9 [0048, 0049, 0049]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 868 [0033]
ISO 868 [0035]
DIN ISO 1133 [0036]

Claims

Treibmittelfreies Reinigungsmittel zur Reinigung von Extrudern und Spritzgussmaschinen, das die folgenden Komponenten aufweist: A) wenigstens ein künstliches und/oder natürliches Mineral; B) wenigstens eine anorganische Base, C) wenigstens einen Kunststoff und/oder Synthesekautschuk, wobei die Komponenten A), B) und C) zunächst miteinander vollständig vermischt und in einem nachfolgenden Schritt durch Verdichten unter Wärmeeinwirkung, insbesondere Compoundieren, in ein homogenes Granulat überführt sind.
Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten A), B), und C) im Gewichtsverhältnis 1–70:0,1–25:98.9–5 Gew.-%, im bevorzugten Fall 5–65:0,5–20:94,5–15 Gew.-% und im besonders bevorzugten Fall 10–60:1–15:98–25 Gew.-% vorliegen, wobei die Summe der Mischungsverhältnisse immer 100 Gew.-% ergibt.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten A), B) und C) in Form von Pulvermischungen und/oder Granulaten und/oder Compounds und/oder Mischungen davon verwendet sind.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A) ausgewählt ist aus der Gruppe künstlicher und/oder natürlicher Minerale bestehend aus Talkum, Kreide, Bariumsulfat, Silikaten, Kieselsäure, Glasfasern, Glaskugeln, Aluminiumoxiden, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitriden, Lithiumminerale, Nanodiamanten, Nanopartikel wie z. B.. Schichtsilikaten, wie beispielsweise Kaolin, Wollastonit, Bentonit und/oder Mischungen davon.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A) ausgewählt ist aus der Gruppe künstlicher und/oder natürlicher Minerale in einer Korngröße von 5 μm–250 μm, bevorzugt von 15 μm–220 μm, besonders bevorzugt von 20 μm–75 μm.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine anorganische Base aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgendes umfasst: Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und/oder Mischungen davon.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente C) aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgendes umfasst: – thermoplastische Styrol-Olefin-Blockcopolymere, – Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymere (SEEPS), – Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Blockcopolyme (SEBS), – Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymere (SBS), – Styrol-Isopren-Styrol-Blockpolymere (SIS), – Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockpolymere, – Styrol-Ethylen-Propylen-Sytrol-Blockpolymere (SEPS), – thermoplastische Elastomere (TPE), – thermoplastischer Olefine (TPO), – thermoplastischer Styrole (TPS), – Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), insbesondere als cis,cis-1,5-Cyclooctadien, exo-Dicyclopentadien, endo-Dicyclopentadien, 1,4-Hexadien, 1,3 Butadien und/oder 5-Ethyliden-2-norbonen, – nicht-olefinischer Thermoplaste, insbesondere – thermoplastische Polyurethan-Elastomere, – thermoplastische Polyetherurethan-Elastomere, – thermoplastische Polyester, – thermoplastische Polyesterester-Elastomere, – thermoplastische Polyetherester-Elastomere, – thermoplastische Polyetheramid-Elastomere, – thermoplastische Polyamide, – thermoplastische Polycarbonate, – thermoplastische Polyacrylate, – Acrylatkautschuke, – Styrol-Acrylnitril/Acrylatkautschuke (ASA), – Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kautschuke (ABS), – Acrylnitril-Butadien-α-Methyl-Styrol-Kautschuke (ABαMS), – Methacrylat-Butadien-Styrol (MBS), – Methyl-Methacrylat-Butadien-Styrol (MMBS), – Methyl-Methacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS), – Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM), – Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), – Polyolefine, – Ethylen-Vinylacetat-Copolymere mit einem Vinylacetat-Gehalt von 6% bis 70%, – Silikonkautschuke (VMQ), – Naturkautschuke (NR), und Mischungen der vorgenannten Substanzen.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente C) ein Molekulargewicht von 70.000 g/mol bis 300.000 g/mol hat.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente C) bei Raumtemperatur eine Shore-Härte A von 35 bis 90 hat.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente C) 5% bis 45% Weichermacheröl enthält.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat bei Raumtemperatur eine Shore-Härte A von 4 bis 95, bevorzugt von 20 bis 93 und besonders bevorzugt von 40 bis 90 hat.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat bei einer Last von 10 kg und einer Temperatur von 230°C eine Schmelz-Volumenfließrate (MVR) von 30 cm³/10 min ± 30%, bevorzugt ± 20% und besonders bevorzugt ± 10% hat.
Verwendung eines Reinigungsmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 zum Reinigen von Extrudern und Spritzgießmaschinen.