Чистка оборудования: пена или стекло?

Всем специалистам, которые занимаются эксплуатацией и обслуживанием оборудования, хорошо известно, что для бесперебойной работы любого оборудования необходим определённый комплекс регламентных работ. В полной мере это относится и к оборудованию по переработке пластмасс.  В частности, хочу осветить вопросы, как и чем почистить материальный цилиндр, шнек, оснастку оборудования.

В статье «Чистка неизбежна» мы рассмотрели тему специальных чистящих составов для перерабатывающего оборудования. Часто очистка оборудования производится путём демонтажа формообразующего инструмента и шнека, и очистки их вручную. Это эффективный метод, но он трудоёмок и неизбежно ведет к простою оборудования.

Широко распространённый метод очистки оборудования чистым сырьём также не является оптимальным решением, т.к. приводит к получению большого количества некондиционной продукции и брака. Это особенно заметно при работе на многослойных высокопроизводительных экструдерах и машинах раздувного формования с аккумулятором. Выход на режим после остановки такого оборудования или смены материала занимает от 2 до 12 часов.

По мере развития промышленности переработки пластмасс и расширения номенклатуры выпускаемой продукции проблема сокращения издержек при смене цвета, рецептуры, сырья и т.п. стала одной из самых насущных.

Таким образом, на рынке впервые появились специальные составы для очистки оборудования для переработки пластмасс. Первое применение этих составов было связано со сменой цвета изделия. Химический состав специальных средств очистки оборудования постоянно совершенствуется. Помимо перехода с цвета на цвет специальные чистящие составы показывают достаточную эффективность при удалении нагара (причины «чёрных точек»). Образование нагара может быть вызвано различными причинами - локальные перегревы в материальном цилиндре, высокие сдвиговые напряжения, отделение пигментов от матрицы суперконцентрата.

Одной из отличительных особенностей оборудования, предназначенного для переработки пластмасс, является наличие застойных зон. Их наличие и количество зависит от конструкции и типа оборудования. Застойные зоны обычно образуются в тех местах, где меняется режим или направление течения расплава полимеров. Застойные зоны могут образовываться в различных местах – это зоны обратного потока в материальном цилиндре, изменения режима течения в адаптере, дорнодержатели в кольцевой головке, литниковая система.

Вспенивающиеся чистящие составы

Чистящая смесь состоит на 90-95% из полимерных материалов и на 5-10% из специальных добавок. Благодаря химической реакции, которая происходит в цилиндре экструдера при нагреве смеси, которая свою очередь вспенивается, заполняя собой весь объем материального цилиндра, компоненты смеси вступают в химическую реакцию с остатками материала, нагара, красителя и прочих отложений. Механизм действия такой же, как и у обычных моющих средств – проникновение на границу раздела и ослабление адгезии пригоревшего полимера и остатков пигмента к металлической поверхности узлов оборудования. Далее, при прогоне материала состав выходит из цилиндра. В большинстве случаев специальные чистящие составе на основе ПАВ и функциональных добавок показывают высокую эффективность для очистки литьевых машин и экструдеров.

Однако, по мере разложения полимера в материальном цилиндре и образования карбонизированного слоя, чистящие составы на основе ПАВ могут не справляться с поставленной задачей по очистке с должной эффективностью. Нагары крайне трудно очистить из-за высокой адгезии к поверхностям оборудования.

Стеклонаполненные чистящие составы

Перед переработчиками полимеров и разработчиками чистящих средств появляется задача. Необходимо повысить эффективность специального чистящего средства! В авангарде решения данной задачи выступают чистящие средства с минеральными наполнителями. К таким средствам относятся наполненные рубленым стекловолокном или стеклосферами, кварцем, мелом, тальком или другим инертным наполнителем чистящие составы. Это очень эффективные чистящие средства, «соскребающие» нагар и остатки добавок со шнека и стенок материального цилиндра. При работе с такими средствами обычно рекомендуется снижать температуру материального цилиндра для увеличения сдвиговых напряжений.

Процесс чистки напоминает мытье посуды: мы используем чистящее средство на основе ПАВ, а также помогаем себе губкой для мытья посуды.

Как показывает практика, широкому использованию специальных чистящих средств препятствует нежелание осуществлять необходимые дополнительные действия, связанные с процедурой их применения для очистки оборудования. Это нежелание характерно для тех предприятий, которые никогда не использовали такие средства, использовали их неправильно и получили плохой результат, либо не видят долгосрочной пользы и смысла в применении подобных чистящих составов. Достаточно часто на предприятиях занимающихся переработкой пластмасс, мы сталкиваемся с проблемой, когда обслуживающий оборудование персонал воспринимает «в штыки» дополнительные действия, связанные с чисткой, только потому, что это усложняет его функционал и добавляет «лишней» работы.

Другим очень важным моментом является боязнь «испортить» оборудование. Многие переработчики считают, что минеральный наполнитель (прим. стеклосферы, как наиболее эффективный и безопасный инертный наполнитель) способен нанести непоправимые механические повреждения поверхности оборудования. Во-первых, твердость поверхностей оборудования, а, во-вторых, мягкость воздействия наполнителя в матрице расплава исключают подобные повреждения.

Практически все производители специализированных чистящих средств для перерабатывающего оборудования имеют в качестве предложения на рынке не одно средство, а целую линейку специальных составов, призванных решить весь спектр задач по очистке оборудования. Да, не любое средство будет правильным в конкретной ситуации. Для решения поставленных задач нужны грамотные консультации. Собственно, именно с этой целью мы делимся знаниями и опытом, даем рекомендации и помогаем решить различные задачи, связанные с очисткой оборудования.

Тем не менее, мы понимаем опасения, связанные с применением стеклонаполненных средств для очистки прецизионных пресс-форм и ГКС, где расплав полимера движется по каналам с сечением менее 1 миллиметра, когда размер частицы наполнителя сопоставим (имеет один математический порядок размера) с размером канала. Это отдельная тема и мы к ней вернемся в следующих публикациях.

Следует помнить, что эффективность очистки в значительной мере зависит от правильного выбора метода и типа чистящего средства, а также от соблюдения рекомендаций производителя.

Отметим, что в большинстве случаев деструкцию полимера и образование «чёрных точек» проще предотвратить, чем пытаться вычистить даже с помощью самых эффективных добавок.

Как видно, «простая» чистка оборудования, на самом деле, не так тривиальна. Переработчикам, руководителям предприятий, которые заботятся об эффективности производства, стоит понимать, что для того чтобы, действительно, найти максимальную экономическую целесообразность применения чистящих средств, необходимо провести ряд испытаний по очистке, зафиксировать статистику, изучить экономику процесса и определить именно «свой» алгоритм применения таких средств. Именно для «своих» процессов, материала и оборудования.

Несмотря на то, что все, например, ТПА принципиально похожи, конечно, следует учитывать особенности каждого ТПА и пресс-формы. В зависимости от конструктивных факторов каждого ТПА, пресс-формы, материала и конечного изделия, следует оптимизировать технологию очистки оборудования «под себя». Цель такой оптимизации – достижение минимального времени чистки с минимальным количеством материала.

К сожалению, многие переработчики полимеров используют специальные чистящие составы тогда, когда это становится очевидной необходимостью. Не надо искать уникальное чистящее средство для решения задачи очистки оборудования. Заболевание проще предупредить, чем лечить. Профилактика заболеваний – вот наша основная задача! Регулярное и правильное применение специальных чистящих средств позволяет увеличить безремонтный период эксплуатации оборудования. Вернемся к сравнению из нашего быта. Как Вы считаете, какую посуду проще помыть? Посуду, которая попадает под воду сразу со стола или посуду, которая пролежала в раковине до утра? Причем, зачастую бывает, что оборудование эксплуатируется без технологических чисток. Это сравнимо с использованием одной тарелки под жаркое, бульон и салат без промежуточной мойки. Выводы можно сделать без дополнительных комментариев.