Veröffentlicht im Injection Molding Magazine am 12. Mai 2009 von Clare Goldsberry

Die Reinigung zwischen Werkzeug- und/oder Materialwechseln ist für Spritzgießer zeit- und kostenaufwendig. Ist sie jedoch ein notwendiges Übel? Notwendig, weil Werkzeuge und Werkzeugsysteme von Restmaterialien, Farbstoffen und anderen Verschmutzungen gereinigt werden müssen, wenn Werkzeuge, Materialien oder Farben gewechselt werden. Übel, weil mit den mechanischen Reinigungsmethoden die in den Reinigungscompounds enthaltenen Scheuermittel Oberflächenverschleiß der Werkzeuge und Probleme mit den danach gespritzten Teilen erzeugen.

Kein Scheuern

Die chemische Reinigung wird von vielen Spritzgießern angewendet, vor allem von jenen, die Werkzeuge mit Heißkanalsystemen verwenden, die speziell für das Material, das entfernt werden soll, entworfen sind. John Hoskins, Verkaufsmanager für die Produktlinie von Chem-Trend LP's (Howell, MI) Thermoplaste Nordamerika, hält fest, dass das Reinigungscompound der Firma der Marke Lusin speziell für die Reinigung von Heißkanalsystemen in Werkzeugen entwickelt wurde und diese auf sichere und wirksame Weise vornehmen kann.

"Da Chem-Trend auf 50 Jahre Erfahrung mit Trennmitteln zurückblicken kann, haben wir chemische Reinigungscompounds entwickelt, die Verunreinigungen von den metallischen Werkzeugkomponenten trennen und entfernen", so Hoskins. "Wir wissen, wie wir sie von der Metalloberfläche ablösen können, ohne Tenside oder Scheuermittel zu verwenden. Unser Material beschädigt die Oberfläche nicht, es ist besonders wirksam und bietet eine höhere Trennung."

Seinen Aussagen nach sind Lusin-Produkte in Werkzeugen mit Heißkanalsystemen besonders wirksam, aus denen die Farbe schwerlich entfernt werden kann, ohne das empfindliche System zu beschädigen. Zusätzlich hinterlässt Lusin eine feine Schicht, die den Teilen eine bessere Trennung ermöglicht und die Effizienz verbessert. "Es sorgt dafür, dass der Kunststoff weniger dazu neigt, an der Metalloberfläche haften zu bleiben, und wenn Lusin als vorbeugende Wartungsmaßnahme verwendet wird, arbeitet es im Laufe der Zeit besser und schützt das Werkzeug jedes Mal, wenn es betrieben wird", so Hoskins.

Für die Reinigung von Hochtemperaturmaterialien wie Ultem bietet Chem-Trend Lusin Clean G 410. Ein weiteres Lusin-Reinigungsprodukt ist G 315, das von der Automotive-Industrie verwendet wird, da es spezifisch für chemische Zusammensetzung der Polyalkene einschließlich PP, PE und TPO entwickelt wurde. Die Firma bietet auch Lusin Clean G 320 für technische Harztypen wie PS und ABS an. Außerdem sind alle Reinigungscompounds von Chem-Trend von NSF genehmigt (außer Lusin Clean 1500), wodurch sie für Produkte auf allen Märkten geeignet sind, einschließlich Automotive, medizinischer Bereich und Verpackung.

In einem Fall benötigte ein Kunde, ein Spritzgussunternehmer, eine weitere Verbesserung der Effizienz bei gleichzeitiger Minimierung des Abfalls bei der Inbetriebsetzung. Dieser Unternehmer testete Lusin Clean G 320 für den Übergang von schwarzem auf gelbes Xenoy. (Xenoy ist eine Verbindungsmischung halbkristalliner Polyester, typischerweise PBT oder PET und PC.) Der Unternehmer arbeitete mit (schwarzem) Xenoy an einer 550 Tonnen-Milacron Maschine mit einer 80 mm Schnecke und einer durchschnittlichen Zylinderverarbeitungstemperatur von 282°C. Die Bewertung erfolgt nur am Zylinder, da die nächste Teilkonfiguration (gelb) einen Werkzeugwechsel auf ein Werkzeug mit einer Kavität und mit einem Stückgewicht von 1,75 Pfund erforderte.

Mit der Verwendung von Lusin Clean G 320 betrug die Gesamtzeit für die Reinigung des Zylinders und die Rückkehr zur streifenfreien Produktion 22 Minuten. Die verbrauchte Reinigungscompound-Menge betrug in etwa 9,7 Pfund. Der Spritzgussunternehmer zeichnete dann die Daten zu Lusin während drei Tagen auf, an denen 1700 Teile hergestellt wurden, was ergab, dass nur 0,17% Abfall (drei Teile) angefallen waren, die Farbstreifen enthielten, gegenüber dem Reinigungsmittel eines Mitbewerbers, mit dem es zu 3,17 Abfall % (54 Teile) d.h. Teilen mit Farbstreifen kam.

Das neueste Reinigungscompound von Chem-Trend, Lusin Clean 1500 ist zur Reinigung von durchsichtigem Polykarbonat ausgelegt. Es entfernt schwarze Kohleflecken und hinterlässt bei der Inbetriebsetzung keine milchigen Spuren. "Wir haben dieses Problem nicht, denn es ist ein Reinigungscompound, das auf PC basiert", erklärt Hoskins. "Sie können PC mit anderen Mitteln reinigen, doch weil diese Materialien nicht ähnlich sind, hinterlassen sie milchige Spuren. Und angesichts der heutigen Wirtschaftslage will niemand Teile herstellen, die im Endeffekt Abfall sind. Lusin Clean 1500 ist spezifisch für jene Anwendungen gedacht, bei denen man sich der schwarzen Flecken oder milchigen Spuren einfach nicht entledigen kann."

Spritzfähige Reinigungscompounds

Eine weitere Reinigungscompound-Formulierung, die sich herkömmlichen Varianten unterscheidet, da es zu 100% ein chemisches Reinigungscompound und kein mechanisches Reinigungsmittel ist, ist Ultra Purge von Moulds Plus International USA Inc. (Costa Mesa, CA). "Da Ultra Purge ein chemisches Compound ist, sind wir in der Lage, die Maschine wirksamer zu reinigen, da es mit dem Harz und den Pigmenten reagiert und Rückstände schneller und mit weniger Reinigungsmaterial entfernt", so Graziano Pestarino, Präsident von Moulds Plus.

Ultra Purge bietet auch eine spezifische Formulierung für Heißkanalsysteme. "Die Reinigung wurde für Firmen, die Heißkanalsysteme verwenden, sehr wichtig, und das Heißkanalsystemgeschäft wächst ständig, denn niemand möchte bei dem hohen Materialpreis Abfall erzeugen", so Pestarino.

Ultra Purge wird nicht einfach als Reinigungsmittel durch Zylinder/Schnecke und Gießtrichter geleitet, sondern ist wie ein Zusatzstoff konzipiert. Wenn es dem Harz zugegeben wird, kann es in die Teile mit eingespritzt werden, wodurch Abfall und Maschinen-Stillstandszeit reduziert wird.

Moulds Plus arbeitete eng mit Husky zusammen, um einen speziellen Ultra Purge PET-Typ für die Herstellung von Flaschen zu entwickeln, der von Husky empfohlen und vertrieben wird. "Daher rührt unsere Kenntnis von Heißkanalsystemen bei PET-Anwendungen, denn Husky erzeugt Werkzeuge mit 96 bis 216 Kavitäten", sagt Pestarino. "Die Erzeugung eines Produkts, das im Heißkanalsystem auf sichere Weise verwendet werden kann, wurde für uns sehr wichtig."

Die Reinigung von Stapelformen ist ebenfalls eine Herausforderung, die Ultra Purge in Angriff nimmt. "Bei einer Stapelform liegen zwei Flächen vor, und so muss zur Durchreinigung des Heißkanalsystems das Werkzeug geschlossen werden", so Pestarino. "Das bedeutet, dass die Formulierung spritzfähig sein muss."

Moulds Plus arbeitete mit einem wichtigen Verpackungshersteller zusammen, um eine Polypropylen-Formel für Dünnwandbehälter-Anwendungen zu entwickeln. Der Ultra Purge-Typ PP ist mit dem aktiven Bestandteil konzentriert, so wird eine vollständige Reinigung des Systems erzielt, wenn der Kunde ihn mit seinem eigenen Material mischt. "Da die PP-Formulierung von Ultra Purge die gleiche Schmelztemperatur hat wie das Material, das gerade verarbeitet wird, wird der Index nicht verändert," hält Pestarino fest. "Das ist wichtig, denn diese Werkzeuge sind so gut konzipiert, so technisch, dass Materialien mit den spezifischen Eigenschaften verwendet werden müssen, für die das Werkzeug gemacht wurde. Wir liefern ihnen den aktiven Bestandteil und sie kombinieren ihn. Wir verändern die Schmelze nicht."

Ultra Purge macht Werkzeugwechsel, Materialwechsel und sogar Farbwechsel schnell und einfach, sagt Pestarino.

"Zusätzlich verfügt Ultra Purge über eine Zertifizierung der US-Gesundheitsbehörde FDA als lebensmittelsicher, und über eine ebensolche Zertifizierung der EU, deren Vorgaben strenger sind als die der FDA, so dass es vollkommen sicher für die Verwendung mit Speisen- und Getränkebehältern ist."

Bei hochtechnologischen Anwendungen suchen die Kunden, vor allem jene mit Heißkanalsystemen, nicht nach einem Allzweck-Compound. "Was wir mit unserem Material erreichen, kann mit einem Allzweck-Compound nicht erreicht werden", so Pestarino. "Diese Kunden stellen Teile für den medizinischen Bereich, Speisebehälter und Getränkeflaschen her und benötigen das, was Ultra Purge ihnen bietet." Wie auch immer, die Firma liefert auch der Automotive-Industrie ihr ganz spezielles Ultra Purge. "In diesem Industriezweig können Farbwechsel ganz rasch vorgenommen werden", erklärt Pestarino, "denn wir spritzen Teile mit dem Compound, es ist daher nicht notwendig, die Presse zu stoppen, um die Farbe zu wechseln. Diese Unternehmen können auch mehr Geld für ihren Abfall erzielen, denn das Harz wird in keiner Weise durch das Reinigungscompound beeinträchtigt."

Um Spritzgussunternehmen bei diesem Vorgang zu helfen, bietet die Firma ein Training für die Produktionsverantwortlichen in Form eines "Pakets", wenn das Material der Firma von diesen Unternehmen gekauft wird. Das Training kann vor Ort an der Anlage des Spritzgussunternehmens erfolgen (für Großunternehmen) oder mittels eines Web- oder DVD-Trainingsprogramms.

Pestarino stellt fest, dass sich der Markt erheblich verändert hat und als die Kosten für das Harz im letzten Jahr in die Höhe gingen, stellten viele Spritzgussunternehmen fest, wie viel Geld sie für die Reinigung zum Fenster hinauswarfen. "Auch wenn die Kosten für das Harz gesunken sind haben wir ihnen beigebracht, dass sie kein Geld verschwenden müssen", sagt er. "Ultra Purge verringert die Stillstandszeiten und verbessert die Qualität der von ihnen produzierten Teile. Die Produktion von Teilen mit einer sauberen Maschine bedeutet qualitativ hochwertigere Produkte. Sogar bei den Vorformen für das Spritzen von Flaschen sind die Teile heller und man sieht keine Flusslinien."