Bei der täglichen Spritzgussproduktion beeinflusst die Sauberkeit von Schnecke und Zylinder unmittelbar das Erscheinungsbild des Endprodukts, die mechanische Festigkeit und die Effizienz von Farb- oder Materialwechseln. Häufig liegt die Ursache für eine hohe Fehlerrate in verkohlten schwarzen Resten, Mischfasern oder Ablagerungen von Materialabbauprodukten, die sich durch längere Hochtemperaturbehandlung gebildet haben.

Professionelle Reinigung ist weit mehr als nur das Durchleiten von Spülmaterial durch die Maschine. Sie umfasst einen umfassenden Prozess, der rheologische, thermodynamische und mechanische Prinzipien kombiniert, um Verunreinigungen effektiv zu entfernen und stabile Prozessbedingungen wiederherzustellen.

1. Physikalische und C Chemische Natur Verschmutzung der Schrauben

Um die Reinigungseffizienz zu verbessern, ist der erste Schritt, zu verstehen, wie sich Verunreinigungen bilden und an den Schnecken- und Zylinderoberflächen anhaften.

1.1 Entstehung von karbonisierten Ablagerungen

Materialablagerungen finden sich häufig in Totzonen wie Gewindeansätzen, Rückschlagventilbereichen und engen Spalten. Bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen oxidieren und zersetzen sich die eingeschlossenen Polymere allmählich und bilden schließlich eine harte, verkohlte Schicht.

Diese Kohlenstoffablagerungen weisen eine extrem starke Haftung auf, wodurch sie sich mit der begrenzten Scherkraft, die beim herkömmlichen Spülen allein erzeugt wird, nur schwer entfernen lassen.

1.2 Farbrückstände und polare Haftung

Viele Pigmente wie Ruß und organische Rotpigmente weisen eine hohe Polarität auf und haften stark an mikroskopischen Oberflächenunebenheiten von Metallbauteilen. Darüber hinaus zeigen polare Materialien wie PA und EVOH eine starke Affinität zu Metalloberflächen, was zu anhaltenden Farbschlieren und unvollständiger Reinigung bei Produktwechseln führt.

2. Gängige Reinigungsmethoden und technische Grundlagen

Die Reinigungsverfahren in der Industrie lassen sich im Allgemeinen in vier Kategorien einteilen, die jeweils auf unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Mechanismen basieren.

2.1 Physikalische Verschiebungsmethode

Dieses Verfahren nutzt den Viskositätsunterschied zwischen dem Spülmaterial und dem Restharz zur Verdrängung.

Ein Schlüsselprinzip ist die Extrusion hoher Viskosität. Typischerweise werden Materialien mit niedrigerem Schmelzindex (MI) und höherer Schmelzviskosität als das Produktionsharz verwendet – beispielsweise hochmolekulares PE oder spezielle Spülmassen.

Schmelzen mit höherer Viskosität erzeugen stärkere Scherkräfte an der Zylinderwand, wodurch nach und nach verbleibende Verunreinigungen entfernt werden.

Es wird eine pulsierende Reinigungsstrategie empfohlen, bei der die Schneckendrehzahl variiert wird, um Druckschwankungen zu erzeugen, die dazu beitragen, in Totzonen eingeschlossenes Material zu lösen.

2.2 Chemische Zersetzungsmethode

Dieses Verfahren beruht auf aktiven Komponenten in chemischen Reinigungsmitteln, die unter Hochtemperaturbedingungen reagieren.

Treibmittel und Tenside dringen in Spalten und schwer zugängliche Stellen ein. Mit steigender Temperatur dehnen sie sich aus und zersetzen verkohlte Molekülstrukturen, wodurch Rückstände für die Entleerung aufgeweicht werden.

Um eine optimale Wirksamkeit der Reaktion zu gewährleisten, wird eine Einwirkzeit von mehreren Minuten empfohlen.

2.3 Physikalisches Abriebverfahren

Dem Trägerharz werden feine, harte Partikel wie Glasfasern, Calciumcarbonat oder Keramikpartikel beigemischt.

Während der Schraubenrotation wirken diese Partikel wie fließendes Schleifpapier und entfernen nach und nach hartnäckige Ablagerungen von Metalloberflächen.

Allerdings muss die Härte der Partikel unterhalb der Härte der nitrierten Schraubenoberfläche (im Allgemeinen HV1000) liegen, um eine Beschädigung der Präzisionsbauteile zu vermeiden.

2.4 Reinigung nach vollständiger Demontage

Diese Methode wird nur bei starker Verunreinigung, Verstopfung des Fasses oder planmäßigen Tiefenwartungsarbeiten angewendet.

Stahldrahtbürsten dürfen niemals verwendet werden. Kupferbürsten oder Kupferschaber werden empfohlen. Ultraschallreinigung ist, sofern verfügbar, die schonendste Methode zur Gerätereinigung.

3. Spezielle Reinigungsstrategien für verschiedene Materialien

3.1 Wärmeempfindliche Materialien (PVC, POM)

PVC zersetzt sich bei hohen Temperaturen und setzt dabei Chlorwasserstoffgas frei, das Geräte stark korrodieren kann.

Die Reinigung muss bei normalen Verarbeitungstemperaturen mit speziellen PVC-Spülmitteln erfolgen. Anschließend sollten stabile Materialien wie PE oder PP bei niedriger Drehzahl verwendet werden, um den Zylinder abzudichten und eine Zersetzung während des Stillstands zu verhindern.

3.2 Farbumschlag: Dunkel zu Hell

Es wird eine schrittweise Spülstrategie empfohlen. Verwenden Sie zunächst ein natürliches Basisharz aus demselben Materialsystem, gefolgt von chemischen Reinigungsmitteln zur gründlicheren Reinigung.

Alternativ kann auch ein Temperaturgradientenverfahren angewendet werden, indem die Temperaturen im mittleren und hinteren Bereich des Zylinders um 20–30 °C erhöht werden, um die Viskosität zu verringern und den Durchfluss zu verbessern. Dies wird mit einem höheren Gegendruck für eine schnellere Reinigung kombiniert.

3.3 Hochtemperaturwerkstoffe (PEEK, PPS)

Herkömmliche Spülmittel können bei hohen Temperaturen verkohlen, wodurch die Verschmutzung verschlimmert statt entfernt wird.

Die richtige Methode ist die stufenweise Kühlung: Zuerst werden Hochtemperatur-Spülmittel (mit einer Beständigkeit über 400 °C) verwendet, dann wird die Zylindertemperatur schrittweise reduziert, während man über Mittel- und Niedertemperatur-Trägerharze vorgeht.

4. Fünf wichtige technische Parameter für die Reinigungseffizienz

4.1 Gegendruck

Der Gegendruck sollte während der Reinigung erhöht werden, typischerweise auf das 1,5- bis 2-fache des normalen Produktionswertes.

Ein höherer Gegendruck verbessert die Schmelzverdichtung, entfernt eingeschlossene Luft und verbessert den Kontakt mit schwer zugänglichen Bereichen.

4.2 Schraubendrehzahl

Der Wechsel zwischen hohen und niedrigen Drehzahlen ist effektiver als ein konstanter Betrieb.

Hohe Drehzahlen verbessern die Scherkraftentfernung, während niedrige Drehzahlen die Reaktionszeit verlängern. Diese Kombination optimiert die interne Turbulenz und die Reinigungsabdeckung.

4.3 Düsenkontaktzustand

Wenn es die Situation zulässt, sollte die Düse während der Reinigung geschlossen bleiben, um einen Innendruck aufzubauen.

Der gespeicherte Druck hilft, tiefsitzende Rückstände herauszudrücken und die Gesamtreinigungseffizienz zu verbessern.