DE68901874T2

DE68901874T2 - Reiningungs verfahren.

Info

Publication number: DE68901874T2
Application number: DE8989101192T
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Kaiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2009-01-25
Also published as: ES2033025T3; CN1026127C; FI903542A0; DE3802127C1; EP0329959A1; JPH03503181A; FI97238B; GR3005746T3; EP0390872A1; CN1039615A; TR24074A; EP0329959B1; NO175824C; DK172790D0; PT89505A; HK80597A; WO1989007130A1; CA1335780C; KR920010477B1; IE890186L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungsverfahren und die entsprechende Verwendung eines geeigneten Reinigungsmittels für die Säuberung von schwer zugänglichen Maschinenteilen, wie etwa bei der Förderung und/oder Formung von Werkstoffen in pastösem Zustand, insbesondere im Zusammenhang mit der Umstellung des verarbeiteten Werkstoffs. Dabei geht es hauptsächlich um die Entfernung von Formmassen-Rückständen bei der Umstellung auf einen anderen Werkstoff. Somit bezieht sich die Erfindung auf die Vereinfachung des Wechsels der zu verarbeitenden Formmasse auf Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen, wie zum Beispiel Extrudern, Spritzgußmaschinen und Blasformanlagen durch Beschleunigung des Austrags der Altsubstanz aus der Plastifiziereinheit und dem Düsenbereich; ein analoges Einsatzfeld ergibt sich etwa beim Betrieb von Knetwerken.
Seit langem wird eine Vielzahl von verschiedenen Reinigungsmitteln in technischen und Haushalts-Anwendungen eingesetzt. Zum Beispiel bezieht sich die FR-A-2 593 187 auf ein Entfettungsmittel für Metall- und Plastikteile, wobei das Entfettungsmittel neben Wasser und Natrium-Metasilicat als aktive Bestandteile Glycolether und Alcylbenzolsulfonate enthält.
In der US-A-3 367 878 wird ein Reinigungsmittel zum Entfernen von Asphalt, Natrium- und/oder Metallseifenschmieren, Straßenschmutz, Form- und Schneidölen und Flugzeugverschmutzungen von Oberflächen, die aus Eisen- oder Nichteisenmetallen bestehen, beansprucht, wobei das Reinigungsmittel besondere Glycole (Hexylenglycol, Propylenglycol) als aktive Bestandteile zusammen mit einem besonderen organischen Chelatisierungsmittel, insbesondere dem Tetranatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure in Kombination mit Wasser und Natriumsalzen enthält.
Ein Reiniger für das Entfernen von Schmalz und anderen Fettschmieren bei Temperaturen von ungefähr 65,6º C aus Öfen, Kochgeräten, Töpfen und Kacheln wird in der DE-A-2 300 744 beschrieben. Dieser Reiniger ist eine wasserhaltige Zusammensetzung mit Ammoniak oder einem organischen Amin gemeinsam mit organischen Reinigungsverbindungen und besonderen organischen Amiden. Das anorganische Material, das ebenfalls im Reiniger nach DE-A-2 300 744 vorhanden ist, ist zumindest teilweise ein abrasives Mittel.
Bei der Fertigung von definierten Formkörpern aus pastösen Werkstoffen, wie etwa Thermoplasten oder Duroplasten, aber auch beim Bearbeiten anderer Substanzen in erweichtem Zustand, als Schmelze oder Paste, wurde folgende Erfahrung gemacht:
In Maschinenteilen, die mit viskosen Formmassen in Berührung kommen, zum Beispiel die Plastifiziereinheit und die Düse beim Spritzgießen, bleibt Formmasse zurück. Diese Rückstände werden bei einer Umstellung allmählich ausgetragen und verunreinigen die nachfolgenden Formkörper und führen zu Formkörpern, die aus ästhetischen oder physikalischen Gründen unbrauchbar sind.
Dieses Problem tritt zum Beispiel in der kunststoffverarbeitenden Industrie auf, wenn innerhalb einer Serie die Farbe gewechselt wird. Die Verluste an Zeit, Energie und Rohmaterial bis farblich einwandfreie Produkte erzielt werden, sind erheblich.
So ist zum Beispiel zu erwarten, daß ein Durchsatz von 650 kg ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)-Material erforderlich ist bei der herkömmlichen Spritzguß-Herstellung von 350 g schweren Teilen, bis weiße Formkörper produziert werden, wenn ein Farbwechsel von einem beigen ABS- Material zu einem gleichartigen weißen Material stattfindet.
Das oben skizzierte Reinigungsverfahren, d.h. Arbeiten mit neuem Werkstoff bis einwandfreie Formkörper erzielt werden, und Verwerfen der untauglichen Formkörper aus Mischmaterial ist vom wirtschaftlichen Standpunkt (Material- und Energiekosten für unbrauchbare Produkte) und Entsorgungsgesichtspunkten aus (Deponiebelastung durch unbrauchbare und weitgehend unverrottbare Formteile, Umweltbelastung bei Verbrennung, geringe Möglichkeit des Recyclings wegen der Materialmischung) nicht zu rechtfertigen. Demontage und manuelle Reinigung ist ebenfalls eine teure Methode. Zur Umgehung dieses Problems ist im Stand der Technik eine weiteres Verfahren bekannt.
Dies beinhaltet das Einbringen von Abrasionspartikeln, zum Beispiel Al&sub2;O&sub3;, in Suspension mit organischen Lösemitteln. Die Abrasionspartikel werden zusammen mit dem Lösemittel, gewöhnlich einem Aromaten und dem Ausgangsmaterial in Form von Granulat, Schnitzeln oder in sonstiger Form in den Einfülltrichter der Plastifiziereinheit gegeben. Durch die kombinierte Wirkung des organischen Lösemittels, das zumindest bewirkt, daß die Materialrückstände im Schneckengang und in den Düsen anquellen, wodurch der Austrag erleichtert wird, und die Scheuerwirkung der Abrasionspartikel wird durch die Menge unbrauchbarer Formkörper aus Mischwerkstoff wegen des schnelleren Austrags der Restsubstanzen erheblich reduziert.
Reinigungsmittel dieses Typs sind jedoch unter Arbeitsschutz- und Umwelt-Gesichtspunkten nicht ohne Probleme.
Transport, Lagerhaltung und Handhabung von derartigen Reinigungsmitteln sind wegen der notwendigen Gegenwart organischer Lösemittel, deren Brennbarkeit und/oder Toxizität sie zu potentiellen Gefahren macht, mit Risiken verbunden.
Aus Gründen des Arbeits- und Sachschutzes unterliegt ihre Handhabung behördlichen Auflagen (zum Beispiel westdeutsche Verordnung über brennbare Flüssigkeiten; Verordnung über den Transport gefährlicher Güter; Chemikaliengesetz; Verordnung über gefährliche Arbeitsstoffe). Da beim Erwärmen dieser Stoffe in der Maschine Dämpfe entweichen müssen, kann es leicht zur lokalen Überschreitung der Richtkonzentrationen (MAC Werte) kommen.
Zudem sind die verwendeten Mengen nicht unerheblich. Entsprechend den Abmessungen der zu reinigenden Maschine werden 0,2 l bis 1,5 l der Suspension pro Umstellung eingesetzt. Die Vorratshaltung in der Anlage muß entsprechend ausgelegt sein, was ein nicht geringes Langzeitrisiko bedeutet.
Außerdem führt die geringe Stabilität der Suspensionen dazu, daß vor Gebrauch ein sorgfältiges Mischen erforderlich ist, damit der gewünschte Verteilungsgrad im Ausgangsmaterial und damit die gewünschte Wirkung erzielt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Reinigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das zuverlässig und schnell bei geringem Materialeinsatz des Folgewerkstoffs Rückstände der zuvor verarbeiteten Formmasse austragen hilft, wobei es möglich ist ein Reinigungsmittel für die Verwendung entsprechend der vorliegenden Erfindung so zu formulieren, daß es leicht zu handhaben ist und keine Probleme in Hinsicht auf Brandgefahr und Toxizität aufwirft.
Diese Aufgabe wurde überraschenderweise durch das Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 und die Verwendung eines Reinigungsmittels nach Anspruch 6 gelöst. Die jeweiligen Unter-Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 9 stellen zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung dar. Wie im Ausführungsbeispiel gezeigt wird, ist das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren hocheffizient. Werkstoffumstellungen, die sonst bei hoher Ausschuß-Produktion mehrere Stunden beanspruchen, können in wenigen Minuten durchgeführt werden. Dabei muß auch gesehen werden, daß H&sub2;O als Lösemittel verwendet werden kann, das absolut keine humantoxikologischen oder umwelttoxikologischen Probleme aufwirft. Betreffend der Salze, die unter dem Gesichtspunkt der Schmelzpunkte geeignet sind, gibt es eine hinreichende, jedem Chemiker geläufige Auswahl an Substanzen, die keine Gefahrstoffe darstellen. Die meisten der hier interessanten Kunststoff-Verarbeitungsverfahren laufen bei Temperaturen zwischen 100 und 200ºC ab. Aus der Aufgabenstellung ergibt sich, daß die Salze, Lösemittel und alle Additive farblos und bei der Verarbeitungstemperatur des Folgewerkstoffs inert sein müssen. Wenn die Wirksubstanz, das organische und/oder anorganische Salz nach der Erfindung als Lösung vorliegt, ist Homogenität gewährleistet. Eine Trennung mit nachfolgenden Verteilungsproblemen im Granulat, d.h. schlechte Reinigungswirkung kann nicht stattfinden.
Unter dem Gesichtspunkt der homogenen Dispersion im Plastifiziergut erweist sich beim erfindungsgemäßen Verfahren und entsprechendem Mittel jedoch ein Zusatz von Tensiden als zweckmäßig, so daß die Oberflächenspannung zwischen dem jeweiligen Kunststoff und der Reinigungslösung herabgesetzt wird.
Das Reinigungsverfahren und die Verwendung eines geeigneten Reinigungsmittels nach der Erfindung sind nicht auf bestimmte Werkstofftypen oder bestimmte Kombinationen von aufeinanderfolgenden Substanzen beschränkt. Als Beispiele können genannt werden: ABS, AMMA, CA, DPA, EP, EVA, EVAL, HDPE, LDPE, MBS, PA, PC, PMMA, PS, PVC, POM, PPR, PBT, SAN und UF. Die Formmassen können gefüllt oder ungefüllt sein.
In Hinsicht auf die Verringerung der Korrosionsgefahr von metallischen Maschinenteilen erweist es sich als zweckmäßig, eine Reinigungslösung mit einem pH-Wert von 7 bei 14 einzusetzen. Der Einsatz eines basischen Salzes, wie zum Beispiel Na&sub2;CO&sub3; oder auch Natriummetasilicat ist wegen der säureabstumpfenden Wirkung angebracht, besonders wenn mit PVC oder anderen säureabspaltenden Materialien gearbeitet wird.
Obwohl es im allgemeinen nicht notwending ist, organische polare oder unpolare Lösemittel bei der vorliegenden Erfindung einzusetzen, kann es bei besonders schwierig zu entfernenden Rückständen zweckmäßig sein, organische Lösemittel, gegebenenfalls zusammen mit einem Emulgator, der Reinigungslösung zuzusetzen. Auch in diesen Fällen ist bei gleicher Reinigungswirkung die Menge des eingesetzten Lösemittels um ein vielfaches geringer als bei herkömmlichen Reinigungssuspensionen.
Die Konzentration des Salzes im Reinigungsmittel zur erfindungsgemäßen Verwendung kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Eine Wirksamkeits-Untergrenze für die Wirksamkeit der Konzentration liegt bei ungefähr 0,5 Gew.%.
Aus Gründen der leichteren Handhabbarkeit bei Transport und Lagerung und zur Begrenzung des zu verdampfenden Flüssigkeitsvolumens sind höhere Konzentrationen empfehlenswert, solange die Viskosität das Ausgießen und die Verteilung nicht erschwert. Allerdings ist es natürlich möglich, eine derart konzentrierte Lösung "vor Ort" entsprechend zu verdünnen. Zudem können Salze und Lösemittel vor der Anwendung getrennt gehalten werden. Die eigentliche Reinigungslösung wird dann unmittelbar vor der Anwendung durch Auflösen der festen Salze hergestellt. Ebenso ist es möglich, Additive, zum Beispiel Alkalisierungsmittel wie NaOH für Lagerung und Transport in Form eines "kit of parts" getrennt zu halten und sie erst zuzumischen, wenn die Lösung benutzt wird.
Das unten angegebene Ausführungsbeispiel verdeutlicht die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise:

Beispiel

Die folgenden Materialien wurden unter Labor- und Produktionsbedingungen verarbeitet, wobei Farbpigmente in Batch-, Pulver- und Flüssigform verwendet wurden:
ABS, CA, HDPE, LDPE, Pa, PA 6, PA 6.6, PA 11, PA 12, PC, PE, PMMA, PPO, PPS, PS, Weich-PVC, SAN, PBT und PPR.
Die meisten PA-Gruppen waren mit Glasfasern kurz und lang und mit Glaskugeln bis 35%, sowie mit MoS (2 bis 2,5%) modifiziert.
Versuche wurden auf folgenden Spritzgußmaschinen gefahren:
Arburg 221 - 75 - 350 Schnecken: 20
25
30
Arburg 305 - 210 - 700 30
40
45
Arburg Eco 305 - 700 - 230 35
40
Rico 110 60
65

I. Herstellung von Gehäusen für Kaffee-Automaten:

Maschine: 200 t
Schnecke: 65
Werkzeug: Heißkanal 1-fach
Material: ABS - Farben
Umstellung von dunkelbraun auf beige:
a) konventionell durch Nachschicken des Folgewerkstoffs; es war notwendig zweimal das Werkzeug zu demontieren und mechanisch zu reinigen, ehe der beige Farbton zufriedenstellend war
Materialaufwand: ungefähr 600 kg ABS
Zeitaufwand: ungefähr 10 Stunden
b) erfindungsgemäß unter Verwendung des Reinigungsmittels (Na&sub2;CO&sub3;, 10 Gew.% in destilliertem H&sub2;O; 0,03 kg)
Materialaufwand: ungefähr 6 kg ABS
Zeitaufwand: ungefähr 15 Minuten
Mit Natriummetasilicat (10 Gew.% in H&sub2;O; 0,03 kg) war die Umstellung ebenfalls in ungefähr 15 Minuten abgeschlossen.

II. Herstellung von Einwegrasierern:

Maschine: 250 t
Schnecke: 80
Werkzeug: Heißkanal, 12-fach
Material: PS Hochschlagfest-Farben
bei Farbumstellung
a) konventionell ohne Reinigungsmittel mit mehrfacher Demontage des Werkzeugs und mechanischer Reinigung, bevor die Umstellung vollständig war
Materialaufwand: ungefähr 350 kg PS
Zeitaufwand: ungefähr 24 Stunden
Das einfache Reinigen (nur Plastifiziereinheit) dauerte ungefähr 10 minuten.
Entgasungsschnecken bildeten eine Ausnahme. Sie konnten im drucklosen Endbereich nicht gemäß der Erfindung gereinigt werden, sondern mußten der manuellen Reinigung unterzogen werden.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung schwer zugänglicher Maschinenteile bei der Förderung und/oder Formung von Werkstoffen im pastösem Zustand, insbesondere für die Entfernung von Formmassen- Rückständen bei der Umstellung des Werkstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein organisches und/oder anorganisches Salz in Lösung mit einem oder mehreren polaren anorganischen und/oder organischen Lösemittel(n), die das Salz oder diese Salze lösen, gemeinsam mit der ersten Partie des Folgewerkstoffs in die im Betrieb befindliche Maschine eingebracht werden, vorzugsweise als Lösung, gegebenfalls unter Zusatz weiterer Substanzen, wie Tensiden, organischem Lösemittel, Alkalisierungsmitteln, Emulgatoren, Abrasionspartikeln und dergleichen, wobei der Schmelzpunkt der oder des organischen oder anorganischen Salz(es) über der Verarbeitungstemperatur des Folgewerkstoffs liegt und der Siedepunkt des oder der Lösemittel(s) unter der Verarbeitungstemperatur des Folgewerkstoffs liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittel Wasser ist.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Salzbestandteil der Lösung Alkalicarbonat(e), Alkalimetasilicat(e), Alkalitartrat(e), Alkaliacetat(e) oder Gemische daraus umfaßt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siedepunkt des oder der Lösemittel(s) wenigstens um 30ºC unter der Verarbeitungstemperatur des Folgematerials liegt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des oder der Salze, wenn sie in wasserfreier Form vorliegen, wenigstens um 50ºC über der Verarbeitungstemperatur des Folgematerials liegt.

6. Verwendung von flüssigen Fertigreinigungsmitteln zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmittel mindestens ein anorganisches und/oder organisches Salz in Lösung mit einem oder mehreren anorganischen und/oder polaren organischen Lösemittel(n) enthält, wobei der Schmelzpunkt der oder des Salze(s) über der Verarbeitungstemperatur des Folgewerkstoffs liegt und der Siedepunkt der oder des Lösemittel(s) unter der Verarbeitungstemperatur des Folgewerkstoffs liegt.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der oder des Salz(es) mindestens 0,5 Gew.% bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung, bevorzugt 5 Gew.% bis 20 Gew.% beträgt und die Salzkonzentration bis zur Sättigungsgrenze bei Raumtemperatur betragen kann.

8. Verwendung nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Reinigungsmittels im Bereich 4 bis 14, vorzugsweise im Bereich von 8 bis 11 liegt.

9. Verwendung nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Salz(e) und Lösemittel, die in dem Reinigungsmittel enthalten sind, den Ansprüchen 2 bis 5 entsprechen.