Pyrolyse zur Kunststoffentfernung bzw. Polymerentfernung

Bei Temperaturen ab ca. 430 °C werden organische Stoffe (Polymere/Kunststoffe) in Schwelgase und Kohlenstoff zersetzt und auf diese Weise von den Werkzeugen und Maschinenteilen entfernt. Diesen Vorgang nennt man Pyrolyse. Bei der thermischen Reinigung schließt sich an die eigentlichen Pyrolysephase eine thermische Oxidationsphase an, bei der der verbliebene Kohlenstoff vollständig entfernt wird.

Die Kunst liegt nun darin, den Reinigungsprozess im Hinblick auf die Empfindlichkeit des Reinigungsguts, die Reinigungsqualität, Dauer, Sicherheit, Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit zu optimieren.

Entfernung von Kunststoffen, Lacken und anderen Beschichtungen

SCHWING nutzt gezielt die Vorteile spezifischer Reinigungsverfahren wie zum Beispiel der Pyrolyse unter Vakuum oder der Wirbelschicht-Pyrolyse und kombiniert diese seit über 50 Jahren Erfahrung in der thermischen Prozesssteuerung. Auf diese Weise entstehen individuelle, anwendungs-, werkzeug- und/oder materialspezifische Reinigungskonzepte, die jeden Kunden zufrieden stellen.

Thermische Reinigungsverfahren

Pyrolyse im Vakuumofen

Die Entfernung von Kunststoffrückständen an Werkzeugen und langen Bauteilen erfolgt bevorzugt mit VACUCLEAN in einer elektrisch beheizten Vakuum-Reinigungskammer. Die Temperaturmessung erfolgt direkt am Reinigungsgut, das zunächst langsam und besonders materialschonend aufgeheizt wird, wobei bereits ein Großteil der anhaftenden Polymere abschmilzt und ausfließt. Bei ca. 450 °C erfolgt die Zersetzung des restlichen Polymers, verbliebener Kohlenstoff wird abschließend durch Luftzugabe (Oxidation) beseitigt.

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Thermische Zersetzung im Wirbelbett

Mit der Wirbelschicht-Pyrolyseanlage INNOVACLEAN können alle Polymere - sogar halogenierte Stoffe wie PVC oder PTFE - von kleinen und mittelgroßen Werkzeugen und Bauteilen schnell und sicher entfernt werden. INNOVACLEAN verschwelt rückstandslos jedes Polymer zum Beispiel von Spritzdüsen, Lochscheiben oder Spinndüsen und zusammengebauten Spinnpaketen, statischen Mischern, zusammengebauten Pumpen, Rückstromsperren, Heißkanalkomponenten und vielen weiteren Bauteilen.

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Pyrolyse im Industrieofen

Mit dem umweltfreundlichen Pyrolyseofen MAXICLEAN werden Kunststoffe ohne halogenierte Additive entfernt. Die Werkzeuge und anderes Reinigungsgut werden dabei mechanisch oder thermisch nicht beeinträchtigt. MAXICLEAN eignet sich vor allem für besonders große Werkzeuge und komplexe Bauteile.
 

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Verfahrensvergleich: Kunststoff-Entfernung

Der hier aufgelistete Vergleich stützt sich auf eigene Erfahrung, Forschung und Bewertungen des Fraunhofer IPK für die Reinigung von Werkzeugen im Bereich Spritzguss.

Thermische Reinigung

  • Vorteil: die thermische Reinigung ist die zur Zeit umweltfreundlichste, schnellste und wirtschaftlichste Variante der Polymerentfernung. Erfolgt die thermische Reinigung unter Vakuum oder in einer Wirbelschicht, ist eine besonders schonende Teile-Reinigung möglich.
  • Nachteil: bei bestimmten empfindlichen und komplexen Werkzeugen (z.B. Spinndüsen) kann eine Nachbehandlung z.B. mit Ultraschall erforderlich werden.

Fazit: Sowohl zur Grundreinigung als auch zur Komplettreinigung im Bereich Kunststoffentfernung sind die speziellen Pyrolyseöfen und Wirbelschichtsysteme von SCHWING bestens geeignet.

Manuelle Reinigung

mit Brenner, Kratzer, Bürste etc.
  • Vorteil: kann im Betrieb erfolgen.
  • Nachteil: führt oft zu Beschädigung der Werkzeuge und Anlagenteile. Das Reinigungsgut kann sich durch ungleichmäßige Hitzeeinwirkung verziehen. Beschädigte Werkzeugoberflächen verringern die Produktionsqualität. Bestenfalls für sehr robuste Anlagenteile geeignet.
    Keine porentiefe Reinigung, nur für glatte Oberflächen geeignet.

Fazit: von dieser Reinigungsvariante ist abzuraten.

Mechanische Reinigung

Strahlverfahren: Trockeneis, Wasser, Strahlmittel
  • Vorteil: Trockeneis ist umweltfreundlich und materialschonend.
  • Nachteil: Trockeneis ist durch hohe Betriebskosten als alleiniges Reinigungsverfahren noch nicht wirtschaftlich einsetzbar. Andere Strahlverfahren-Varianten der mechanischen Reinigung hinterlassen häufig Strahlgutrückstände und Oberflächenschädigungen an Werkzeugen und Teilen.

Fazit: sollte eher zur Nachbehandlung des Reinigungsgutes genutzt werden als zur Teilereinigung.

Chemische Reinigung

  • Nachteil: Schädigung des Werkzeugs möglich, umweltbelastend (je nach Lösemittel / Chemikalien), hohe Betriebskosten, zeitintensiv.

Fazit: kann für bestimmte Verschmutzungen in der Nachbehandlung eingesetzt werden. Sonst eher ungeeignet.

Ultraschall-Reinigung

  • Vorteil: Umweltschonend und keine Beschädigung von Oberflächen. Diese Technik bietet den Vorteil, dass sie auch in schwer zugängliche Bereiche vordringen kann. Oftmals müssen die Bauteile nicht demontiert werden.
  • Nachteil: nur für leichte Verunreinigungen / Rückstände geeignet.

Fazit: Eine Nachbehandlung mit Ultraschall ist die ideale Ergänzung für die thermische Reinigung kleinteiliger oder empfindlicher Komponenten.

Reinigung per Laser

  • Vorteil: Sehr präzise und materialschonende Reinigung.
  • Nachteil: hohe Investitionskosten, hohe Sicherheitsbestimmungen, nur für sehr dünne und homogene Verunreinigungen geeignet.

Fazit: zur Zeit noch nicht wirtschaftlich.

SCHWING bietet:

Alle thermischen Reinigungsverfahren und bei Bedarf in der Nachbehandlung weitere Methoden zur Entfernung anorganischer Verschmutzungen.

"Total Expertise in Thermal Cleaning"

Thermische Reinigungsanlagen

Als einziger Hersteller weltweit bietet SCHWING alle fortschrittlichen thermischen Reinigungstechnologien an, die metallische Werkzeuge und Maschinenteile jeder Art und Größe von Polymeren und organischen Verunreinigungen befreien.

Ob mit Hilfe der Pyrolyse, thermischer Zersetzung unter Vakuum-Bedingungen oder mit Hilfe eines thermischen Umwandlungsprozesses in einem Wirbelbett - SCHWING beherrscht alle Verfahren, um Komponenten rückstandlos zu reinigen.

  SAUBER  – perfekt gereinigt ohne Kohlenstoffreste
  SCHNELL  gereinigt und sofort zurück in der Produktion
  SCHONEND  zum Teil, zum Werkzeug und zur Umwelt
  SPARSAM  im Energieverbrauch und im Betrieb
  SICHER  in der Bedienung durch intelligente Steuerung

24/7 Reinigungs-Service

Zahlreiche Kunden aus der internationalen Kunststoff- und Faserindustrie vertrauen seit über 30 Jahren der Anwendungserfahrung von SCHWING und lassen - anstelle des Betriebs einer eigenen Reinigungsanlage - ihre Werkzeuge und Maschinenenteile regelmäßig an einem der weltweit sieben SCHWING-Standorte reinigen.

Je nach Anforderung stehen verschiedene Reinigungs- und Nachbehandlungssysteme zur vollständigen Entfernung anhaftender Kunststoffe / Polymere und anorganischer Reststoffe zur Verfügung: Der SCHWING Reinigungs-Service bietet Reinigungsmodule mit einem Kammervolumen bis 15 m3 für Einzel- und zusammengebaute Teile bis 5.000 kg Gewicht (u.a. Folienblasköpfe) und bis zu sechs Metern Länge.

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