Alle Polymerkontaktflächen sind thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt und dies führt während der Produktion und beim Reinigen zu Problemen.

Auslöser dieser Probleme ist sehr oft eine mangelhafte Oberflächengüte der Extruderteile. Um einen problemlosen Einsatz dieser Komponenten zu garantieren und eine optimale Standzeit zu erreichen, sollten sowohl die Reinigung der Teile als auch das Wiederaufbereiten der Oberfläche schonend und ohne Maß- und Formveränderung erfolgen.

Reinigungs- und Oberflächenveredelungsverfahren
Das Unternehmen MTT hat Reinigungs- und Oberflächenveredelungsverfahren entwickelt, das den optimalen Zustand der Oberfläche erhält, wiederherstellt oder sogar verbessert.

Diese Verfahren kombinieren Wirtschaftlichkeit mit Nachhaltigkeit durch Umweltfreundlichkeit der eingesetzten Reinigungsmittel. Der Verschleiß während der Produktion kann nicht verhindert werden, jedoch mittels spezieller Oberflächenveredelungen kann man diesen minimieren und den Verschleiß durch den Reinigungsvorgang praktisch eliminieren.

Alle in der kunststoffverarbeitenden Industrie angewandten klassischen Reinigungsmethoden Abbrennen, Abkratzen und Bürsten, Reinigung mit Lösungsmitteln, Ultraschallreinigung, Hochtemperaturreinigung, Vakuumphyrolyse, Strahlreinigung mit Trockeneis, Strahlreinigen mit Glasperlen haben erhebliche negative Auswirkungen auf die Oberfläche der zu reinigenden Teile oder stehen in den bei der Reinigung entstehenden Kosten stehen in keiner Relation zum Neuanschaffungswert der Teile.

Abbrennen führt zu thermischer Belastung der Oberfläche, zusätzlich kann es zu Verzugserscheinungen kommen. Durch thermische Zersetzung der Polymere treten erhebliche chemische Schädigungen auf, die für den Menschen und die Umwelt eine erhebliche Belastung darstellen.

Abkratzen und Bürsten verursachen mechanische Oberflächenbeschädigungen bei großem Zeitaufwand und hohen Personalkosten.

Reinigen mit Lösungsmitteln bringt nicht nur eine Belastung der Oberflächen, es sind auch besondere Vorschriften beim Umgang mit den Lösungsmitteln und bei der Entsorgung zu beachten.

Ultraschallreinigen ist in den meisten Fällen mit hohen Kosten, hohem Zeitaufwand und Konservierungsmaßnahmen verbunden. Für Schnecken sind die Anlagen meist zu klein.

Diverse Hochtemperaturreinigungsmethoden sind zeitaufwändig, es entstehen hohe Energiekosten und eine chemisch-physikalische Schädigung der Werkzeugoberflächen. Werkzeugschäden entstehen zusätzlich durch unkontrollierbare exotherme Verbrennungsreaktionen, welche selbst bei Chrom-Nickelstählen zum Aufkohlen führen können. Teileverzug ist nicht auszuschließen und ein Nachreinigen mit Lösungsmitteln erforderlich.

Strahlreinigen mit Trockeneis hat den großen Nachteil der aufwändigen Lagerhaltung von Trockeneis sowie einer erheblichen Lärmbelastung. Außerdem sind selbst weniger stark haftende Verschmutzungen von dickwandigen Werkzeugen mit diesem Verfahren kaum zu entfernen.

Strahlreinigen mit Glasperlen ist eine wenig wirksame und ineffiziente Reinigungsmethode, da das runde Strahlgut nur in Injektoranlagen mit geringer Abtragsleistung verarbeitet werden kann.

Reinigung mittels Microstrahlverfahren
Die Reinigung mittels Microstrahlverfahren stellt eine zeitgemäße Alternative dar, die sowohl technische und wirtschaftliche Vorteile bietet als auch nachhaltig umweltschonend ist.

Das MTT-Reinigungsverfahren setzt auf umweltverträgliche Strahlmittel und effektive Reinigung der Teile ohne Beschädigung der Oberfläche oder Maßveränderung von polymerverschmutzten und verkrusteten Extruderteilen.

Beim Microstrahlverfahren handelt es sich um ein absolut trockenes Feinstrahlverfahren, bei dem ein definiertes Strahlmedium mittels komprimierter Luft bei Raumtemperatur auf die Oberfläche des zu reinigenden Teiles aufgebracht wird. Durch diese mechanische Trockenreinigung werden alle Thermoplast-, Duroplast-, Kautschuk- und Elastomerbeläge ohne Chemie, Lösungsmittel oder thermische Belastung rückstandsfrei entfernt und dabei selbst hochpolierte Flächen nicht beschädigt. Das Strahlmittel hat keinerlei negative Auswirkung auf die Oberfläche der zu reinigenden Teile. Vor allem stark strukturierte oder hochpolierte Flächen, Bohrungen und Schlitze etc. können optimal gereinigt werden. Auch NE-Metalle können problemlos einem Microstrahlverfahren unterzogen werden. Definierte Oberflächenbeschaffenheiten, wie scharfe Kanten, formgebende Konturen, sowie Oberflächengüte und Maßtoleranzen, werden durch diese Art der Reinigung in keiner Weise negativ beeinflusst.

Durch den Wegfall aggressiver Reinigungsmittel oder -verfahren ist kein Nachbehandeln notwendig, wodurch sich die Standzeit der Werkzeuge zusätzlich verlängert. Nach dem Reinigungsprozess durch das MTT-Trockenstrahverfahren sind die Werkzeuge sofort wieder einsetzbar. MTT liefert kundenspezifisch ausgelegte Systeme von kleinen Laboranlagen bis zu großen Systemen auf Schienen zur Reinigung großer Schnecken in unmittelbarer Nähe der Extrusionsanlagen oder flexibel verfahrbaren Anlagen.

Um nach dem Reinigungsprozess die Oberfläche der Extruderteile weiter zu verbessern, entwickelte MTT Microfinish-Anlagen, die im Rahmen eines Trockenstrahlverfahrens, die Oberfläche veredeln und verdichten. Damit können ohne thermische, chemische oder mechanische Belastung absolut saubere und mikrostrukturierte Oberflächen erzeugt werden.

Oberflächenveredelung von Schnecken, Düsen, Drahtführungen, Lochplatten usw. stellt eine wirksame und sehr effiziente Maßnahme zur Lösung von Produktionsproblemen sowie zur Kostenreduktion in der Kunststoffextrusion dar.

Eine Senkung der Kosten bei Einsatz von Werkzeugen mit einer Microfinish Oberfläche wird durch verschiedene Faktoren erreicht.

– Die Gewährleistung eines reibungslosen Produktionsprozesses mit Erhöhung der Kapazität bei gleichzeitiger Gewährleistung der Konstanz der Qualitätssicherheit des Endproduktes sowie der Reduktion der Stillstandseiten der Extrusionslinie durch Einsatz verschleißfester Schnecken, Düsen und Drahtführungen in der Linie.

– Die Verminderung des Schrottanteils; kürzere Farbwechselzeiten des kompletten Systems von einer Polymerfarbe auf die nächste werden erreicht, da die Tendenz der Haftung von Polymerpartikeln der alten Farbe deutlich reduziert wird.

– Die Minimierung der Reinigungszeit von Schnecken und Werkzeuge; durch die Kombination von Microfinish-Oberflächenbehandlung und einer oberflächenschonenden Reinigungsmethode wird eine Reduktion der Reinigungszeit um bis zu 50% gegenüber herkömmlichen Methoden erzielt.

– Die Erhöhung der Lebensdauer der Werkzeuge durch Minimierung des Verschleißes sowie durch Reinigungsmethoden, bei denen weder Maßveränderungen noch Oberflächenbeschädigungen stattfinden.

– Die Einsparung von Energie; durch die geringere Wandhaftung des Polymers auf der veredelten Microfinish-Oberfläche wird eine geringere Kraft für den Extrusionsvorgang und dadurch eine geringere Energieaufnahme des Antriebes des Extruders benötigt. Die Reduktion der Energieaufnahme ist abhängig von der Polymertype und von der Konstruktion der Plastifizierungseinheit beziehungsweise der Werkzeuge. In der Praxis konnten Einsparungen bis zu 15 % erreicht werden.

Die Lösung von Problemen im Rahmen des Extrusionsprozesses wird durch die Minimierung der Wandanhaftung des Polymers sowie der Friktion zwischen Werkzeugoberfläche und Polymer erreicht. Beides hängt unmittelbar mit den chemischen und physikalischen Eigenschaften der zu verarbeitenden Polymere zusammen. Das Problem der Bartbildung kann beispielsweise durch Einsatz von Werkzeugen mit Microfinish-Oberfläche in den meisten Anwendungsfällen eliminiert werden. Bei Verwendung von Extrusionswerkzeugen mit konventioneller Oberfläche tritt häufig das Problem der Bartbildung am Düsenaustritt auf, da die Geschwindigkeit des Masseflusses an der Düsenwand wesentlich geringer ist als im übrigen Massestrom.

Werkzeuge mit Microfinish-Oberfläche
Durch die Verwendung von Werkzeugen mit der MTT-Microfinish-Oberfläche wird die Bartbildung verhindert, da die Wandanhaftung des Polymers minimiert ist und somit die Differenz zwischen Massefluss an der Düsenwand und der Massestromgeschwindigkeit erheblich reduziert wird.

Mittels des Microfinish-Verfahrens wird in der ersten Stufe eine metallisch absolut reine und in der zweiten Stufe eine geschlossene mikrostrukturierte Oberfläche hergestellt.

In der ersten Verfahrensstufe werden die prozessrelevanten Zonen von Schlacke-, Polymer- und anderen Verunreinigungsresten sowie losen Metallpartikeln, welche beim mechanischen Bearbeiten entstehen oder beim Polieren in die Oberflächen eingepresst wurden, strukturrein gereinigt. Die so gereinigte Oberfläche wird unmittelbar danach, um eine weitere Verunreinigung zu vermeiden, in der zweiten Stufe des Microfinish der Oberflächenveredelung und Verdichtung zugeführt. Dieser Vorgang bewirkt die Versiegelung der mikrostrukturierten Oberfläche und verbessert nachhaltig die Gleiteigenschaften des Polymers gegenüber der Oberfläche sowie die Reduktion der Wandhaftung.

Diese Technologie ist selbst bei sehr stark wandhaftenden Polymeren, wie XLPE, Fluorkunststoffe, Polyamid, POM etc., wirksam. Das Mikrostrahlen ist wiederholbar nach dem Einsatz der Werkzeuge in der Produktion und führt dabei zu keinen Maßveränderungen.

Alle von MTT produzierten Schnecken, Düsen, Drahtführungen, Extruderteile werden standardmäßig mit Microfinsh-Oberfläche ausgeliefert. Es besteht auch die Möglichkeit Werkzeuge zur Musterbearbeitung einzusenden, um die Verfahren unverbindlich zu testen. Neben Anlagen für die Reinigung und das Microfinish von Extruderteilen umfasst das MTT-Programm Extruder, Schnecken, Zylinder, Extruderteile sowie Retrofits für komplette Extrusionsanlagen und Extruder.

MTT – Extrusion Expertise e.U
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