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Was sind die Tipps zur Reinigung des Doppelschneckenextruders?

Doppelschneckenextruder (TSE) sind aufgrund ihrer überlegenen Leistung und Anpassungsfähigkeit seit langem die Maschine der Wahl für Compoundiermaschinen. Sie können mit fast allen Harzen umgehen und kombinieren verschiedene Additive und Füllstoffe, um unterschiedliche Partikelgrößen und -formen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erreichen.

Obwohl es unzählige Kombinationen möglicher Endprodukte gibt, können bestimmte Methoden zur Gewinnung dieser Produkte auch zu Verschmutzungsproblemen und zu geringem Durchfluss oder niedrigem Druck in vielen Bereichen des gesamten Fasses führen. In einem kontinuierlichen Verfahren wie der Extrusion kann sich eine Kontamination nachteilig auswirken. Im Vergleich zu anderen Verfahren ist das Spülen in der Extrusion oft anspruchsvoller, und TSE steht vor größeren Herausforderungen, da das System komplexer ist als ein Einschneckenextruder.

In diesem Artikel werden einige spezifische Herausforderungen beim Spülen in der Doppelschneckenextrusion untersucht. Umbau, Umweltverschmutzung, Schneckenschub und verlängerte Stillstandzeiten sind die vier größten Verarbeitungsprobleme, denen Ingenieure in Compound-Anlagen gegenüberstehen.

Tipp 1: Verwenden Sie keine Produktionsharze, recycelten Materialien oder Zusatzstoffe, um den Extruder zu spülen:

 Produktionsharze sind nicht für die Reinigung von Maschinen bestimmt und ersetzen auch keine handelsüblichen Reinigungsmittel. Die Reinigung des Extruders mit dem nächsten Harz oder Recyclingmaterial ist sehr zeitaufwendig, verschwenderisch und hilft überhaupt nicht, Farbe und Kohlenstoffverschmutzung zu entfernen. David Krueger, Verfahrensingenieur bei Asahi Kasei Plastics North America (APNA), hat sich der Entwicklung von Verbundwerkstoffen verschrieben. Er weiß, dass diese scheinbar kostensparende Entscheidung nach hinten losgehen wird. In der Vergangenheit habe ich gesehen, wie viele Verarbeiter versuchten, Polyethylen mit niedrigem Schmelzpunkt zu verwenden, um technische Harze, einschließlich Nylon, Styrol und ABS, zu ersetzen. Diese Harze zersetzen sich unweigerlich und bilden große Mengen an Kohlenstoffablagerungen. Sie können versuchen, Füllstoffe zu verwenden, um den Lauf zu reinigen, aber wenn das Basisharz dazu neigt, Kohlenstoff zu bilden, wird dies unabhängig von der verwendeten Füllkohle passieren.

Lenny Gutierrez, Reinigungsexperte und Vertriebsmitarbeiter von Asaclean, setzt sich seit vielen Jahren für die Lösung des Problems der Kontamination von Compounds ein. Er fügte hinzu, dass Endverbraucher von Doppelschnecken sehr besorgt über die Produktspezifikationen der Kunden sind. Alle möglichen Prozessänderungen, insbesondere Kontamination durch zuvor ausgeführte oder versehentlich abgebaute Materialien, können den Prozess stören und Produktionsverzögerungen aufgrund von nicht standardmäßigen Produkten verursachen. Kruger wies darauf hin, dass ein weiteres Problem darin besteht, unvorhersehbare Ausfallzeiten mit Produktionsharz zu vermeiden. Selbst wenn Sie das Thema Kontamination aus der Diskussion ausklammern, wird die Austauschzeit bei Verwendung von Harz oder Mahlgut sehr unterschiedlich sein. Wenn Olefine synthetisiert werden, kann die Reinigung der Trommel 20 Minuten dauern. Bei Verwendung anderer Harze wie Styrol und Nylon können erhöhte Kohlenstoffablagerungen zu längeren Reinigungszeiten führen. Die Reinigung des Laufs kann 3-4 Stunden dauern. Das Löschen der Verbindung ermöglicht Ihnen eine kontinuierliche Konvertierungszeit, unabhängig davon, was Sie synthetisieren.

Wenn Sie zur Reinigung nachgeschliffenes oder Originalharz verwenden, bilden diese Materialien eine weitere Schicht auf dem vorhandenen Harz, Farbablagerungen oder karbonisierten Materialien im Lauf und auf der Schnecke. Im Laufe der Zeit können diese Schichten zu zusätzlichen Verschmutzungsquellen werden, was die Reinigung erschwert. Sobald Ihre Maschine die Produktion wieder aufnimmt, wird das karbonisierte Material schließlich brechen und Ihr Produkt verunreinigen. Doppelschneckenextruder können einer Material- oder Kohlenstoffverunreinigung nicht standhalten. Glücklicherweise können diese Probleme leicht vermieden werden, indem Sie ein Reinigungsmittel wählen, das Ihren spezifischen Bedürfnissen entspricht.

Tipp 2: Stellen Sie sich die folgenden Fragen, um das für Sie beste Reinigungsmittel auszuwählen: 

Die Einführung eines Reinigungsprogramms kann der Mischanlage leicht helfen, die Stillstandzeiten um 50 bis 75 % zu reduzieren. Bei der Reinigung von Doppelschneckenextrusionsanlagen gibt es jedoch kein „one size fits all“-Verfahren oder eine Lösung zum Reinigen von Compounds. Kohlenstoff kann sich in den toten Ecken der Maschine ansammeln: Mischzonen, Formen, nachgeschaltete Ausrüstung usw. Dies sind Bereiche mit geringem Durchfluss und müssen mit chemischen Reinigungsverbindungen behandelt werden. Wenn Sie jedoch häufige Wartung benötigen, benötigen Sie möglicherweise auch einen starken Reiniger.

Ohne die richtigen Reinigungsmittel und Verfahren laufen Sie Gefahr, die Ausschussquote zu erhöhen. Die Bestimmung der geeigneten Reinigungsmasse dient jedoch nicht nur der Beseitigung der Farb- und Kohlenstoffverschmutzung, sondern wirkt sich auch auf Ihre Gewinne aus. Ein ganzheitlicher Ansatz hilft Ihnen, Effizienz und Rentabilität zu steigern. Wenn Sie sich für eine kostenlose Beratung an einen Reinigungsexperten wenden, müssen einige wichtige Dinge beachtet werden, um die richtige Sorte und Menge auszuwählen, um die beste Reinigungsverbindung für Ihr System auszuwählen. Einige dieser Probleme umfassen:

• Wie groß ist der Extruder?

• Welche Art von Harz verwenden Sie?

• Wie hoch ist Ihre Verarbeitungstemperatur?

• Wozu dient die Reinigungsverbindung?

• Welche Probleme haben Sie derzeit?

Die Antworten auf diese Fragen sind entscheidend, um eine fundierte Entscheidung und die beste Vorgehensweise zu treffen. Die Verwendung des richtigen Reinigungsmittels kann alle Verunreinigungen effektiv beseitigen, die Betriebszeit und Produktivität erhöhen und Ihnen helfen, die Betriebseffizienz zu maximieren. Wenn Sie die Auswirkungen dieser Probleme verstehen, können Sie die richtige Lösung für eine effektive Reinigung Ihres Extruders auswählen.

Mechanische und chemische Reinigungsarten können Doppelschneckenverarbeitern helfen, ihre Maschinenkontamination aufrechtzuerhalten. Die mechanische Reinigungspaste leistet hervorragende Arbeit beim sicheren Schrubben der Oberfläche von Schnecke und Zylinder. Die Reinigungsleistung beschränkt sich jedoch hauptsächlich auf die Oberfläche, durch die der Stoff unter erheblichem Druck strömt. Bei Doppelschneckenmaschinen, die einfache Schneckentypen und Mischelemente verwenden, kann die mechanische Spülung perfekt funktionieren.

Für eine ordnungsgemäße Reinigung in Niederdruckbereichen (z. B. in der Nähe von Lüftungsöffnungen) oder schwer zugänglichen Bereichen (bei komplexeren Spiralmischelementen zu finden) führt die chemische Reinigung jedoch zu besseren Ergebnissen. Chemische Reinigungsmittel erreichen die Reinigung durch Messung der chemischen Reaktionen, die in der Maschine während des Eintauchens auftreten. Das bei der chemischen Reaktion entstehende Gas dringt schnell in schwer zugängliche Bereiche ein. Diese Bereiche können als niedriger Druck oder geringer Durchfluss betrachtet werden (normalerweise als Totzone oder Totpunkt bezeichnet), andernfalls werden sie möglicherweise nicht direkt physikalisch durch die mechanische Stufe gereinigt. Gutierrez erklärte, dass das Verständnis des Materialflusses in einem bestimmten Schneckentyp und die Identifizierung der Hoch- und Niederdruckströmungswege dem Verarbeiter bei der Entscheidung helfen können, welche Art von Spülung für eine bestimmte Doppelschneckeneinstellung am besten geeignet ist.

Präsident und General Manager Charlie Martin stellte fest, dass Leistritz Extrusion umfangreiche Tests durchgeführt hat, um die beste Entfernungsmethode für seine Kunden zu ermitteln. Um die idealste Reinigungstechnologie zu bestimmen, wurden verschiedene TSEs untersucht, mit dem Ziel, die minimale Menge an Reinigungsmaterial und die erforderliche minimale Reinigungszeit zu bestimmen. Die Analysemethoden sind: Flutfütterung (Einfülltrichter, TSE-Schnecke bestimmt die Einzugsgeschwindigkeit); Dosierdosierung (separater Dosierer und TSE-Schnecke mit unabhängiger Drehzahl); und Pfropfenspeisung (die Spülladung intermittierend einführen) TSE). Bei der Reinigung der Anlage ist es in der Regel am schnellsten und effizientesten, die Stopfen zuzuführen, benötigt deutlich weniger Material und wird dadurch deutlich sauberer.

Unter Berücksichtigung dieser Vorschläge variiert das Spülverfahren des Extrusionsprozesses je nach verwendeter Sorte. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie den Extruder am effektivsten reinigen können, wenden Sie sich am besten direkt an Ihren Purge Compound-Lieferanten.

Tipp 3: Vorbeugende Reinigung durchführen: 

Viele Verarbeiter verwenden Reinigungsmittel nur, wenn es unbedingt notwendig ist. Die Verwendung dieser Entfernungsstrategie führt jedoch zu geringeren Gewinnen und geringerer Effizienz. Dies geschieht normalerweise, wenn Prozessoren innerhalb enger Fristen arbeiten oder wenn ihre Bereinigungsbudgets begrenzt sind. Krueger von APNA wies auch darauf hin, dass Prozessoren manchmal an ihre Grenzen gehen, weil sie denken, dass ihre Schrauben „selbstreinigend“ sind. Selbstreinigende Schrauben entfernen Verunreinigungen nicht wesentlich.

Krueger erklärte, dass selbst wenn die Doppelschnecke so konstruiert ist, dass sie „selbst abwischen“ wird, die Schneckenkonstruktion keinen signifikanten Einfluss auf die Entfernung von Verunreinigungen hat. Durch die Scherung wird viel Wärme erzeugt und es kommt trotzdem zu Kontaminationen. Wenn Ihre Fabrik mit einer der beiden oben genannten Situationen zu tun hat, ziehen Sie bitte in Betracht, mit einem Reinigungsexperten zusammenzuarbeiten, um eine Kosteneinsparungsanalyse durchzuführen, um dem Management die Kosten dieser Entscheidung aufzuzeigen.

Die Einführung vorbeugender Reinigungspraktiken kann nicht nur Ihre Ausrüstung vor Ausfallzeiten bewahren, sondern auch Ausschussraten, Ausschussraten von Kunden und Ausfallzeiten der Produktionslinie reduzieren. Sie können nicht bis zur letzten Minute warten, um mit der Reinigung der Mischung zu beginnen, denn dann werden Sie bereits von Verschmutzungsproblemen oder Farbschlieren geplagt. Experten sind sich einig, dass die Umwandlung das größte Problem für die Hersteller von Verbundwerkstoffen ist. Wenn Sie eine schnellere Konvertierung benötigen, ist das Löschen der Verbindung einfach. Die regelmäßige Anwendung von Reinigungsmitteln kann eine Kontamination verhindern.

Normalerweise werden nur ein bis zwei Eimer mit reinigungsfähigem Compound benötigt, um eine Kontamination zu vermeiden. Vorbeugende Reinigung spart Zeit und Geld durch effektive Kapazitätsauslastung und verhindert ungeplante Stillstände. Die Implementierung eines vorbeugenden Wartungsplans und Reinigungsprozesses in Ihrem Werk hat drei Hauptvorteile:

• Verhindern Sie Farbansammlungen und Kohlenstoffverschmutzung;

•Reduzieren Sie übermäßige Reinigungszeiten und Materialverschwendung am Ende des Produktionsbetriebs;

• Begrenzen Sie die Häufigkeit des Eindrehens der Schraube und minimieren Sie den Zeit- und Kraftaufwand für das Herausziehen und die manuelle Reinigung der Schraube.

Tipp 4: Stellen Sie sicher, dass Sie den Schraubenschub optimieren, um die Demontage zu erleichtern: 

Ist der Umbau die größte Herausforderung für den Mischer, dann liegt der Schneckenschub knapp dahinter. Manchmal erfordern Produktänderungen den Austausch einer Schraubenkomponente. Befindet sich die Schraube nicht im idealen Demontagezustand, kann dies zeitaufwendig sein. Asaclean hat mehrere große Composite-Kunden, die mehrere Harze oder dasselbe Harz mit unterschiedlichen Additiven verwenden. Normalerweise erfordert das Mischen verschiedener Harze unterschiedliche Schneckenkonstruktionen, oder der Mischer muss an der Schnecke ziehen, um sicherzustellen, dass das verarbeitete Harz nicht vermischt wird. Grundsätzlich neigen die meisten Polymere dazu, an der Oberfläche der Schraube zu haften, und diese Schichten stellen nicht nur eine Herausforderung für die Schraubenreinigung, sondern auch für die Schraubenentfernung dar.

Ein typischer Mischer muss die Schrauben möglicherweise vier- bis fünfmal pro Woche nachziehen. Wer Farb-Masterbatch herstellt, darf jeden Tag an Schrauben ziehen. Einige Fabriken haben möglicherweise doppelte Schrauben, aber diese Schrauben können Zehntausende von Dollar an zusätzlichen Kapitalausgaben kosten. Bei den meisten Mischern ist das Ziehen der Schnecken und deren Reinigung möglicherweise die einzige Möglichkeit, die Produktion wieder aufzunehmen. Dieser Prozess kann arbeitsintensiv sein und die Kosten sind unglaublich hoch, denn Ausfallzeiten können 1,000 bis 1,200 Dollar pro Stunde kosten.

Weddell fügte hinzu, dass das an der Schneckenmaschine angesammelte Material schwer zu entfernen sei. Sie können die Sorte wählen, bei der kein Ofen, keine Drahtbürste oder kein Feuer zum Reinigen der Schrauben erforderlich ist. Diese Sekundärprozesse erhöhen auch die Möglichkeit einer Beschädigung oder versehentlichen Zerstörung von teuren Schraubenanordnungen.

Es gibt drei Hauptgründe für das Pressen von Schrauben:

• Sie benötigen möglicherweise Compounds, um sicherzustellen, dass sich die Polymere zu 100 % nicht kreuzen;

• Ersatz erfordert ein anderes Schraubendesign;

•Schwere Verschmutzungen können durch normale Reinigung nicht entfernt werden.

Tipp 5: Kennen Sie Ihre Schneckenkonstruktion und Ihren Mischbereich und achten Sie genau auf die Maschineneinstellungen: 

TSE ist modular aufgebaut und bietet unbegrenzte Kombinationen von Schneckensektionen und verschiedenen Mischbereichen, was auch einige der Reinigungsherausforderungen verschärft. Um eine gleichbleibende Schmelzetemperatur, Schmelzfluss, Mischen und Scheren aufrechtzuerhalten, müssen viele Maschineneinstellungen und Mischfaktoren genau beachtet werden. Dies lässt viel Raum für Umweltverschmutzung. In Zeilen mit zusätzlichen Feedstreams steigt die Fehlerquote exponentiell an. Wenn die Verschmutzung einmal beginnt, ist sie ohne aktives Eingreifen (meist durch Drücken einer Schraube oder Verwendung eines Reinigungsmittels) kaum mehr zu stoppen.

Sowohl die Doppelschnecken- als auch die Einschneckenextrusion stehen den gemeinsamen Herausforderungen von Niederdruck-Extrusionsverfahren gegenüber. Diese Verfahren haben nicht die gleichen Druck- und Turbulenzkontrollmöglichkeiten wie der Spritzgießprozess. Viele Doppelschneckenmaschinen sind auch auf eine ordnungsgemäße Belüftung angewiesen, um das richtige Mischen, Verschmelzen oder die für das Endprodukt erforderlichen chemischen Reaktionen zu erreichen. Gutierrez wies darauf hin, dass diese Entlüftungsöffnungen in diesen speziellen Mischbereichen niedrigere Drücke liefern können und die ordnungsgemäße Entfernung des Produkts erschweren können.

Um die Reinigungsleistung zu maximieren, befolgen Sie bitte die vom Lieferanten empfohlenen Maschineneinstellungen. Einstellungen sind sehr wichtig. Ohne die richtigen Einstellungen wird Ihr Clearing Compound nicht richtig aktiviert und reduziert Ihre Leistungen. Mit den richtigen Einstellungen wird die beste Reinigungskraft für Ihre chemische Reinigung aktiviert.

Was sind die Tipps zur Reinigung des Doppelschneckenextruders?

Tipp 6: Super-Engineering-Harze und wärmeempfindliche Harze erfordern besondere Aufmerksamkeit: 

Wenn Compoundiermittel neue Harze herstellen, die extremeren Bedingungen standhalten, müssen sie vorsichtig sein, um eine Kontamination zu vermeiden. Bei „Super-Engineering“-Harzen wie PEEK, Polyetherimid, Polysulfon usw. wirken sich Verschrottung und Ausfallzeiten destruktiv auf die Rentabilität aus. Jerry Weddell, ein Reinigungsgeschäftsführer, sagte, dass Temperaturänderungen eine häufige Herausforderung für ihn sind, wenn er Compounds verwendet. Für Super-Engineering-Harze müssen Sie Typen verwenden, die für diese Herausforderung entwickelt wurden. Einige Werte sind so hoch wie 790f, aber das ist nicht alles. Wir empfehlen immer, in einem niedrigeren Verarbeitungstemperaturbereich auf Harz umzustellen.

Gutierrez fügte hinzu, dass Niedrigtemperaturharze ähnliche Bedenken hinsichtlich Kohlenstoff haben. Beim Umgang mit wärmeempfindlichen Harzen wie PVC oder EVOH sei auf Abbau und Verschmutzung zu achten. Diese Harze werden leicht abgebaut. Es ist wichtig, die Prozesstemperatur zu kontrollieren, da hohe Temperaturen eine Zersetzung verursachen können und niedrige Temperaturen eine übermäßige Scherung verursachen können. Da es weniger wärmeempfindliche Materialien gibt, wird das in der Maschine verbleibende Polymer lange Zeit abgebaut, bei PVC jedoch erfolgt der Abbau sofort. Dies ist ein sehr ernstes Verarbeitungsproblem.

Um effektiv zu arbeiten, benötigt die Reinigungsmasse Wärme und Versiegelung, daher ist es wichtig, genügend Wärme für eine gute Reinigung zu erhalten, aber kein im Lauf verbleibendes Harz zu verbrennen. Es ist wichtig, die anfängliche Spülung bei der Verarbeitungstemperatur des Harzes durchzuführen. Erhöhen Sie die Temperatur im Inneren des Zylinders nicht, bis Sie sicher sind, dass das gesamte PVC entfernt wurde. Wenn es um wärmeempfindliche Materialien geht, müssen Sie zusätzliche Schritte unternehmen, aber diese Methode kann sehr effektiv sein, um sie zu reinigen.

Tipp 7: Versiegeln Sie die Maschine bei jedem Abschalten mit einer hitzebeständigen Masse : 

Neben der regelmäßigen vorbeugenden Unterhaltsreinigung sollten Sie vor allem an Wochenenden oder Feiertagen auch eine hitzestabile Reinigungsmasse zur vorübergehenden oder dauerhaften Außerbetriebnahme und Versiegelung verwenden. Bei Abschaltungen ohne Spülung kann es zu Oxidation kommen, die zu Verschmutzungen, Startverzögerungen und Maschinenstillstandszeiten führen kann. Diese Reinigungsstufen schaffen eine „luftdichte“ Umgebung im Fass und fördern die weitere Reinigung während des Stillstands.

Kruger erklärte, dass stillstehende Produktionslinien normalerweise eine Lagertemperatur von etwa 200 Grad Celsius (392 Grad Fahrenheit) erfordern. Bei der Verwendung von herkömmlich verarbeiteten Harzdichtungen treten beim Anfahren meist Oxidationsprobleme auf. Dies ist eines der am meisten vermeidbaren Verarbeitungsprobleme in Ihrer Extrusionsanlage. Wenn Sie nicht rund um die Uhr laufen, ist eine gute Bereinigung beim Herunterfahren eine gute Lösung.

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