DE4238277A1 - Thermoplastische Mehrzonenschnecke - Google Patents
Thermoplastische MehrzonenschneckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine thermoplastische
Mehrzonenschnecke zum plastifizieren von
thermoplastischen Formmassen für das Spritzgießen,
insbesondere die Hinterspritztechnik gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Unter einer "thermoplastischen" Schnecke versteht
man ein Aggregat für die Verarbeitung
thermoplastischer Formmassen. Eine Schnecke für die
Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine besteht
immer aus einem zylindrischen Kern, dem sogenannten
Schneckengrund, an dessen Außenoberfläche Wendel
bzw. sog. Schneckenstege spiralförmig umlaufen, und
aus einem hohlzylindrischen Außenrohr, in dem das
Kernrohr samt Schneckenstegen läuft. Bei
Schneckenmaschinen wird das Material wie in einem
Extruder plastifiziert und bei kurzen Verweilzeiten
können große Mengen homogener Schmelze erhalten
werden, so daß eine schonende Plastifizierung die
Verarbeitung auch thermisch relativ empfindlicher
Produkte zuläßt. Der Einsatz von Schneckenmaschinen
hat dazu geführt, daß praktisch alle plastomeren
Kunststoffe zur Herstellung von Formteilen nach dem
Spritzgießverfahren verwendet werden können.
Zur Charakterisierung der Schnecke kann man
beispielsweise deren Tiefe verwenden. Die Tiefe T
der Schnecke ergibt sich aus der Differenz von
Durchmesser der Schnecke D1 und des
Schneckengrunds D2, wobei unter dem
Schneckendurchmesser der Abstand vom höchsten zum
tiefsten Punkt eines Schneckenstegs und unter dem
Schneckengrunddurchmesser der Durchmesser des
Kernrohrs verstanden werden kann.
T = D1-D2 (1)
Eine weitere häufig verwendete Kenngröße zur
Unterscheidung verschiedener Schnecken oder auch
verschiedener Zonen ist die Steigung S der Schnecke.
Hierunter versteht man das Verhältnis von
Schneckenhöhe H zu Schneckendurchmesser D1. Im
Rahmen der Erfindung wird hierbei unter
Schneckenhöhe H der Abstand vom Anfang eines
Schneckenstegs bis zur Mitte eines benachbarten
Schneckenstegs verstanden.
S = H/D1 (2)
Darüber hinaus ist eine weitere häufig benutzte
Größe zur Beschreibung der Schneckeneigenschaften
die sogenannte Profilbereichslänge L. Hierunter
versteht man die Länge des profiltragenden Anteils
des Kernrohrs, also die Länge des mit Stegen
versehenen Schneckengrunds. Die Schneckenlängen L
werden häufig im Verhältnis zu D1 angegeben und
betragen bei den heutigen Schnecken im allgemeinen
15-20 D1, wobei die Durchmesser D1 in aller
Regel zwischen 45 und 200 mm liegen. Weiterhin
wichtig ist das Langtiefenverhältnis G bei der
Beurteilung der Schneckenqualität. Standardmäßig hat
sich heutzutage ein Gangtiefenverhältnis G = H/T
von etwa zwischen 2 : 1 und 3 : 1 bewährt.
Bei allen Schnecken ist nun der zylindrische
Schneckengrund bezüglich seines Durchmessers nicht
einheitlich. Vielmehr haben sich in der Praxis des
Spritzgießens thermoplastischer Formmassen
sogenannte Dreizonenschnecken bewährt. Bei diesen
kann man aufgrund der Ausgestaltung und Funktion
über die gesamte Schneckenlänge im wesentlichen drei
Abschnitte oder Zonen unterscheiden, nämlich Einzug,
Kompression und Metering.
Die in Förderrichtung der Schnecke erste Zone ist
die Einzugs- oder auch Feedzone. Sie weist die
relativ größte Tiefe T aller Abschnitte der Schnecke
auf und dient zum "Einziehen" der Formmasse, wozu
sie beispielsweise mit einem Trichter verbunden ist.
In der Feedzone steht zwischen Mantelrohr und
Schneckengrund üblicherweise das größte Volumen zur
Verfügung und der Durchmesser des Schneckengrunds
D2 ist in dieser Zone im wesentlichen konstant. Da
der Schneckengrund in der Einzugszone den geringsten
Durchmesser D2 aller Zonen aufweist, ist die
Schneckenarbeit in der Einzugszone bei bekannten
Schnecken besonders groß, da viel Material in einem
relativ großen Volumen bewegt werden muß.
Auf die Feedzone folgt die Kompressionszone, in der
sich der Durchmesser D2 des Schneckengrunds
kegelig erweitert. Die Verringerung des zwischen
Mantelrohr und Schneckenkern zur Verfügung
stehenden Volumens in der Kompressionszone hat im
Betrieb der Schnecke eine Verdichtung, also eine
Kompression des Materials, zur Folge, die möglichst
ohne Lufteinschlüsse vonstatten gehen soll und die
zur Erzeugung einer Schmelze von hoher Homogenität
dient.
Als dritte Zone schließt sich an die
Kompressionszone die sogenannte Metering- oder
Austrittszone an. Der Schneckengrund hat in der
Meteringzone einen konstanten Durchmesser D2, so
daß im Verhältnis zu Einzug und Kompression die
Meteringzone die geringste Tiefe T aufweist. Der
Meteringzone kommen die Funktionen Materialtransport
und -entspannung zu, d. h. Abbau der Kompression des
Materials.
Gemäß dem Stand der Technik liegen die drei Zonen
üblicherweise in einem ganz bestimmten
Längenverhältnis relativ zueinander vor. Der Anteil
des Einzugs beträgt etwa 50%, derjenige der
Kompression etwa 35% und der Anteil der
Meteringzone etwa 15% der profilierten
Schneckengesamtlänge. Die Längenverhältnisse der
Zonen können je nach Anwendung auch variieren. So
ist es für die Verarbeitung bestimmter Polyblends
bekannt, den Längenanteil des Einzugs auf 40% zu
verkürzen, und dafür bei unverändertem Anteil der
Meteringzone die Kompression mit einem Längenanteil
von ca. 45% auszuführen. Diese Verlängerung der
Kompression hat u. a. eine starke Beeinflussung des
sich beim Spritzgießen einstellenden Drucks zur
Folge.
Die Steigung S der Schnecke kann über den Verlauf
ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet sein, liegt
jedoch in der Regel bei bekannten Schnecken zwischen
0,7 und 1,2. Durch eine geeignete Wahl der Steigung
kann man Einfluß auf das gesamte Förderergebnis der
Schnecke nehmen, da eine größere Schneckensteigung
die Plastifizierleistung einer Schnecke deutlich
verbessert.
Obwohl nun mit bekannten thermoplastischen Schnecken
schon recht gute Ergebnisse beim Spritzgießen
erzielt werden können, so treten jedoch bei
vorbeschriebenem Schneckendesign immer wieder
Schwierigkeiten auf, wenn kompliziertere Formen,
beispielsweise unter Verwendung eines umfangreichen
Anguß- und Heißkanalsystems im Formwerkzeug
spritzgegossen werden sollen, wenn besonders
empfindliche Thermoplaste plastifiziert und
verarbeitet werden sollen oder wenn empfindliche
Dekormaterialien, Textilien, Stoffe, Folien, etc.
hinterspritzt werden sollen.
Bei der Verarbeitung relativ niedrigviskoser
Produkte und beim Vorliegen besonders langer
Fließwege im Formwerkzeug kann es bei den
Standarddreizonenschnecken beim Einspritzvorgang
leicht zum Rückströmen der Schmelze in die
Schneckengänge kommen, was zu einer Minderung der
Qualität oder zum Unbrauchbarwerden des Formteils
und zu einer negativen Beeinträchtigung der
Spritzgießmaschine beispielsweise durch Verstopfen
des Angußkanals führen kann. Insbesondere wenn das
plastische Material einer starken Kompression
unterworfen wird und gleichzeitig eine zu geringe
Materialabnahme am Werkzeug erfolgte, entsteht an
der Austrittsstelle des Materials aus der Schnecke
ein Rückstau. Es ist nun zwar gelungen, dieses
Problem durch den Einbau einer Rückstromsperre am
vorderen Ende der Schnecke mehr oder weniger gut in
den Griff zu bekommen, wobei die Rückstromsperre
sich beim Plastifizieren nach vorne schiebt und die
Schmelze durchläßt, während sie beim Einspritzen
nach hinten gedrückt wird und so den
Schneckenvorraum absperrt, aber die üblichen
Rückstromsperren sind aufwendige Bauteile, welche
die Plastifiziereinheit verkomplizieren,
reparaturanfälliger machen und nicht unbedeutend
verteuern.
Des weiteren mangelt es den bekannten
Dreizonenschnecken an einer für die Verarbeitung
bezüglich der Verarbeitungstemperatur heikler
Substanzen hinreichenden Thermostatisierbarkeit
entlang der Schnecke. Schnecken sind mittels
üblicherweise am Außenrohr angebrachter Heizelemente
thermostatisierbar. Zu Beginn eines Gusses oder
Schusses wird die gesamte Schnecke in der Regel
einmal auf die erwünschte Schmelztemperatur des zu
verarbeitenden Kunststoffmaterials gebracht, aber
dann ist im wesentlichen keine Zusatzheizung mehr
erforderlich, weil die Temperatur durch die
sogenannte "Schneckenarbeit" aufrechterhalten wird.
Die Eigenarbeit der Schnecke (Reibung,
Scherrotation, Eigenrotation) liefert ca. 70% der
benötigten Wärme. Ein Nachteil dieser entstehenden
Wärme ist allerdings, daß es sich um
unkontrollierbare Wärme handelt. Dies macht sich
u. a. ganz besonders negativ beim Hinterspritzen
empfindlicher Dekormaterialien bemerkbar. Liegt die
erreichbare Temperaturkonstanz des thermoplastischen
Kunststoffmaterials bei der Verarbeitung
empfindlicher Materialien, also sowohl empfindlicher
Dekormaterialien als auch empfindlicher Formmassen,
außerhalb eines relativ engen Toleranzintervalls von
ca. ± 1°C Abweichung von einem vorbestimmten
Sollwert, so hat dies zur Folge, daß bei zu hohen
Temperaturen die Fasern des im Spritzwerkzeug zu
hinterspritzenden Stoffes angeschmolzen oder
aufgeschmolzen werden oder daß bei zu niedrigen
Temperaturen eine unzureichend fließfähige also zu
hochviskose Masse eingespritzt wird. In beiden
Fällen ist das hergestellte hinterspritzte Formteil
Ausschuß. Sind bei zu hoher Einspritztemperatur die
Fasern erst einmal angeliert, kann das gesamte
Material bei Beanspruchung brechen oder reißen. Ist
die Temperatur der Formmasse zu niedrig gewesen,
werden die Kavitäten im Werkzeug nicht genügend
aufgefüllt und nur niedrig belastbare Schwachstellen
im Formteil sind vorprogrammiert.
Angesichts der geschilderten Probleme ist die
Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, das bekannte
Schneckendesign thermoplastischer Mehrzonenschnecken
für Spritzgießmaschinen dahingehend zu verbessern,
daß erstens empfindliche Dekormaterialien
hinterspritzt und empfindliche thermoplastische
Formmassen unter weitestgehender Kontrolle und
Beherrschbarkeit der durch die Eigenarbeit der
Schnecke entstehenden Wärme verarbeitet werden
können und zweitens niedrigviskose Formmassen
einsetzbar werden und komplizierte Formteile, die
relativ aufwendige Anguß- und Heißkanalsysteme
erforderlich machen, erfolgreich im Spritzguß
herstellbar sind. Darüber hinaus soll die Erfindung
die bekannte thermoplastische Dreischneckenzone so
fortbilden, daß deren Einsatz auch beim Recyclieren
von hinterspritzten Dekormaterialien oder von
Produktionsabfällen davon vorteilhaft möglich ist.
Die vorstehend genannten Aufgaben sowie weitere
nicht näher erwähnte Probleme werden gelöst durch
eine thermoplastische Mehrzonenschnecke der eingangs
erwähnten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1. In den hiervon
abhängigen Patentansprüchen werden vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Schneckendesigns unter Schutz gestellt. Der
Patentanspruch 25 betrifft die vorteilhafte
Verwendung einer Mehrzonenschnecke im
erfindungsgemäßen Design beim Recyclieren von
hinterspritzten Dekormaterialien oder von Formteilen
aus besonders empfindlichen Formmassen.
Nach dem neuen erfindungsgemäßen Schneckenkonzept
hergestellte Mehrzonenschnecken gestatten es auf
einzigartige Weise, besonders empfindliche und dabei
hochwertigste Schmelzen unter exakter Gewährleistung
einer vorbestimmten Schmelztemperatur aufzubereiten.
Besonders bei Kunststoffen mit
verarbeitungstechnisch höherem Schwierigkeitsgrad,
wie etwa bei Polycarbonaten, Polyethylen,
Polyvinylchlorid, diversen Polyblends sowie mineral-
und fasergefüllten Thermoplasten gelingt es,
schädliche Temperaturschwankungen zu vermeiden.
Insbesondere gelingt dies dadurch, daß sich an die
von den Dreizonenschnecken bekannten Zonen, also
direkt an die Metering-Zone, eine vierte Zone mit
sich kegelig verjüngendem Schneckengrund und daraus
sich ergebend zunehmender Tiefe als
Metering-Mix-Zone anschließt. Dadurch wird zwischen
Metering-Zone und der gemäß dem Stand der Technik
sich an die Metering-Zone unmittelbar anschließenden
Schneckenspitze ein relativ großes zusätzliches
Volumen als Homogenisierungsraum zur Verfügung
gestellt, so daß es einerseits zu einer besseren
Entspannung der Schmelze kommt und andererseits bei
unzureichender Materialabnahme an der Spritze der
Schnecke ein Reservoir vorhanden ist, das die
Reaktion der gesamten Schnecke auf einen Staudruck
wesentlich verbessert. Hinzu kommt, daß - wie
umfangreiche Versuche ergeben haben - bei einer
Mehrzonenschnecke entsprechend der Erfindung eine
gute Kommunikation zwischen Schnecke und Werkzeug
stattfindet, so daß besonders bei Mehrfachwerkzeugen
mit zum Teil sehr kompliziertem Heißkanalsystem ein
Rückströmen der Schmelze aus dem Formhohlraum in den
Schneckenvorraum weitestgehend auch ohne
Rückstromsperre vermieden werden kann.
In einer äußerst zweckmäßigen Gestaltung der
erfindungsgemäßen thermoplastischen
Mehrzonenschnecke schließt sich in Förderrichtung an
die vierte oder Metering-Mix-Zone eine fünfte Zone
mit im wesentlichen konstanter Tiefe als
Metering-II-Zone an. Wie der gewählte Name schon
andeutet, hat die fünfte Zone im wesentlichen
dieselbe Aufgabe wie die bekannte Metering-Zone
nämlich die Homogenisierung der entspannten
Schmelze, dabei besonders die innige Durchmischung
der Schmelzbestandteile und in gewissem Maße auch
die erneute Kompression des geschmolzenen Materials
zur Vorbereitung auf den eigentlichen
Einspritzvorgang. Um diesem Aufgabenprofil gerecht
zu werden ist es bevorzugt, daß die Metering-II-Zone
eine Tiefe aufweist, die der Tiefe der Metering-Zone
entspricht.
Wie bereits ausgeführt, schließt sich an die
Metering-Zone bei den thermoplastischen Schnecken
gemäß dem Stand der Technik die Schneckenspitze an.
In bevorzugter Ausführungsform folgt bei einer
Mehrzonenschnecke gemäß der Erfindung nun nicht auf
die Metering-Zone, sondern auf die Metering-Mix-Zone
oder, sofern vorhanden, auf die Metering-II-Zone
eine Schneckenspitze, die in Förderrichtung zunächst
einen im wesentlichen zylindrischen Teil und sich
daran anschließend einen konisch zu laufenden Teil
aufweist, der die Spitze formt. Durch diese
Konstruktion wird im wesentlichen eine Anpassung des
Fließquerschnitts an das Spritzvolumen und den
Angußquerschnitt erreicht, da im allgemeinen das
Werkzeug über einen Angußkanal mit der
Schneckenspitze oder Düse verbunden ist.
Erfindungsgemäß kann es nun besonders vorteilhaft
sein, wenn zumindest der im wesentlichen
zylindrische Teil der Schneckenspitze mit Wendeln
oder Schneckenstegen versehen ist. Dies bedeutet,
daß die fünfte bzw. Metering-II-Zone sozusagen vom
Schneckenrohr auf die Schneckenspitze verlegt wird.
Auch diese Einbeziehung der Schneckenspitze als
sogenannte Wendelspitze ermöglicht unter anderem bei
ansonsten gleicher Länge des Schneckenrohres wie
beim Stand der Technik die Schaffung einer
Fünfzonenschnecke.
Für den Fall der Fünfzonenschnecke mit integrierter
Wendelspitze ist es dann wiederum von Vorteil, daß
der zylindrische Teil der Schneckenspitze im
wesentlichen dieselbe Tiefe aufweist wie die
Metering-Mix-Zone, so daß der erste zylindrische
Abschnitt der Wendelspitze genau dieselben
Funktionen wahrnehmen kann, wie oben bei der
Metering-II-Zone beschrieben. Insbesondere wird bei
gleicher Tiefe der Metering-II-Zone wie bei der
Metering-Zone zusätzlich durch die Verdichtung bzw.
Kompression im Vergleich zur vorhergehenden
Metering-Mix-Zone eingeschlossene Luft zurückbewegt
und dabei eine von Lufteinschlüssen äußerst freie
Schmelze zur Verfügung gestellt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist
nicht nur der zylindrische Teil der Schneckenspitze
mit Wendeln versehen, vielmehr trägt auch der
konisch zulaufende Teil der Schneckenspitze Wendel.
Bei den Wendeln der Schneckenspitze, insbesondere
des kegelig spitz zulaufenden Teils handelt es sich
um ein Spezialprofil, dessen Beschaffenheit im
folgenden beschrieben wird. Das Spezialprofil ist
über den kompletten Bereich mit sog. Wendeln
versehen. Dieser Bereich ist vom größten Durchmesser
bis in die Spitze konisch. Die Steigung ist bei
Beginn des konischen Bereichs 0,7 D und verjüngt
sich bis in den Spitzenbereich auf 0,1 D.
Auf der aktiven Seite (in Förderrichtung) wird das
Wendel bevorzugt mit einem Radius R von ca. 10 mm
versehen. Der zylindrische Teil der
Spezial-Schneckenspitze ist in günstigster
Ausgestaltung mit ca. 3 Stegen ausgerüstet. Diese
Stege haben im allgemeinen eine kleinere Steigung
als die der Standardzonen. Die Steigung soll
bevorzugt bei 80%, also 0,8 D, liegen.
Um die Parameter der fünften Zone schnell und
einfach an bestimmte Spritzgießprobleme anpassen zu
können, ist es zweckmäßig, wenn die Schnecken- oder
Wendelspitze am vorderen Ende der Schnecke
auswechselbar, beispielsweise abschraubbar,
ausgeführt ist.
Von Bedeutung für die Einhaltung der exakten
Schmelztemperatur und die Vermeidung unerwünschter
Friktionen kann auch die Geometrie der
Schneckenspitze sein. Es ist sehr vorteilhaft, wenn
die mit Spezialprofil versehene Wendelspitze an
ihrer Spitze einen Winkel von zwischen 16° und 20°,
bevorzugt zwischen 17° und 19° und ganz besonders
bevorzugt 18° aufweist. Bei Abweichungen von dieser
Wendelspitzengeometrie kann es unter anderem dazu
kommen, daß folgende Probleme auftreten:
Falls der Winkel größer als 18° ist, kann dies zur
Verschlechterung der Schmelzhomogenität führen. Der
Mischeffekt wird nachteilig beeinflußt, und die
Schmelzqualität wird somit besonders bei
hochwertigen Kunststoffen deutlich inhomogener. Ist
der Winkel aber kleiner als 18°, so kann dies zur
Folge haben, daß die Schmelze zu heiß wird. Man hat
dann keine Kontrolle über die Homogenität der
Schmelze, und es können Verbrennungen des Materials
auftreten.
Die erwähnten Eigenschaften verlaufen im zulässigen
Bereich zwischen 16° und 20° nicht linear, so daß
Abweichungen von einem optimalen 18°-Winkel nach
oben zu größeren Winkeln deutlich schlechter als
Abweichungen nach unten zu kleineren Winkeln hin
tolerierbar sind. Insgesamt hat sich also
herausgestellt, daß ein Winkel von 18° bei weitem
die besten Ergebnisse liefert.
Neben dem eigentlichen Schneckenrohr bzw. -kern kann
auch der Spitzenbereich des Außenrohrs vorteilhaft
zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden
Problems beitragen. Der sog. Zylinderkopf weist in
ganz besonders bevorzugter Ausführungsform an seiner
Innenwand einen zur Wendelspitze identischen Winkel
auf, also auch in bevorzugter Ausgestaltung einen
18°-Winkel. So kann eine eventuell durch
unterschiedliche Winkelstellung von Außenzylinder
und Wendelspitze hervorgerufene Leckströmung der
Schmelze dauerhaft vermieden werden.
Des weiteren ist es bevorzugt, wenn der zwischen
Schneckenspitze und Zylinderkopf vorgesehene axiale
Spalt auf die Art des zu verarbeitenden
Thermoplasten abgestimmt ist. Hierunter ist zu
verstehen, daß bei sehr leicht fließenden
Kunststoffen, zum Beispiel Polyethylen, der axiale
Spalt bevorzugt auf ca. 1,2 bis 1,5 mm eingestellt
wird, während bei Thermoplasten mit mittlerem
Fließverhalten ein Spaltmaß von 1,5 bis ca. 2 mm
vorteilhaft ist. Hingegen ist bei Thermoplasten mit
schwierigen bzw. schlechten Fließeigenschaften ein
Spaltmaß von ca. 2 bis 3 mm günstig. Vorteilhaft
ist, wie bereits angedeutet, das Spaltmaß
veränderbar, beispielsweise mittels am
Schneckenschaft entsprechend einstellbarer Scheiben.
Der radiale Spalt besonders im
Schneckenspitzenbereich ist in bevorzugter
Ausführungsform von konstanter Breite.
Darüber hinaus ist es des weiteren vorteilhaft, den
Zylinderkopf mit einer speziellen Panzerung zu
versehen. Hierfür erscheinen aufgrund langwieriger
Grundlagenversuche insbesondere Satellite geeignet.
Die großen Vorteile des erfindungsgemäßen
Schneckenkonzepts ergeben sich nicht nur aus der
prinzipiellen Zoneneinteilung, sondern auch aus der
sorgfältigen Abstimmung der Zonenparameter
aufeinander und der Zoneneigenschaften relativ
zueinander.
So ist die Kompressionszone zweckmäßig kürzer als
bei Standardschnecken. Ihr relativer Längenanteil
beträgt zwischen 22,5 und 35 Prozent, bevorzugt
zwischen 25 und 30 Prozent und ganz besonders
bevorzugt 27,5 Prozent der Gesamtlänge der vier
Zonen Einzug, Kompression, Metering und
Metering-Mix. Ist die Kompression länger, dann ist
die Plastifizierleistung der Schnecke zu stark
eingeengt.
Unterschreitet die Kompressionszone einen Anteil von
weniger als 22,5%, dann ist die Verdichtung der
Schmelze zu hoch. Besonders bei hochempfindlichen
und sensiblen Thermoplasten können Verfärbungen und
Verbrennungen auftreten.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn der relative
Längenanteil der dritten oder Metering-Zone zwischen
10% und kleiner als 15%, bevorzugt zwischen 13,5%
und 14,5% und besonders bevorzugt 13,75%, der
Gesamtlänge der vier Zonen Einzug, Kompression,
Metering und Metering-Mix ist. Daraus folgt, daß
erfindungsgemäß auch die Metering-Zone kürzer
ausgebildet ist als beim Stand der Technik.
Insbesondere ergibt sich daraus der Vorteil, daß der
kürzere Kanal die Plastifizierleistung der Schnecke
verbessert. Ist der Anteil der Metering-Zone
geringer als 10%, dann nimmt die Schnecke aus dem
hinteren Bereich Luft auf. Die Schmelze ist mit
Gasblasen angereichert. Besonders bei empfindlichen
Thermoplasten wird dadurch die Schmelzqualität
negativ beeinflußt. So kann es beispielsweise zur
Schlierenbildung auf den Formteilen kommen. Werden
andererseits 15% überschritten, dann kann eine
unerwünschte Friktion auftreten, die Scherwirkung
kann zu hoch sein, und die Schmelztemperatur ist
nicht mehr exakt zu steuern.
Zweckmäßig ist bei der thermoplastischen
Mehrzonenschnecke der Erfindung der relative
Längenanteil der beim Stand der Technik überhaupt
nicht anzutreffenden vierten oder Metering-Mix-Zone
zwischen 10 und 20%, bevorzugt zwischen 14,5 und
18% und besonders bevorzugt 16,25% der Gesamtlänge
der vier Zonen Einzug, Kompression, Metering und
Metering-Mix. Diese vierte Zone, nämlich die
Metering-Mix-Zone, ist bei der erfindungsgemäßen
Schneckenkonzeption auch als Negativ-Kompression zu
bezeichnen. Die vierte Zone kann in einer besonders
vorteilhaften Ausführungsform exakt auf die fünfte
zylindrische Zone der Wendelspitze abgestimmt sein.
Beträgt der Längenanteil der vierten Zone mehr als
20% der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug,
Kompression, Metering und Metering-Mix, dann kann es
vorkommen, daß die vierte Zone im Betrieb nicht
vollständig mit Schmelze gefüllt ist. Es können sich
dann Ablagerungen von Pigmenten oder Additiven in
diesem Bereich ausbilden. Darüber hinaus kann auch
die Mischwirkung, besonders bei Farbzusätzen,
verschlechtert werden. Beträgt der Längenanteil
andererseits weniger als 10% der Gesamtlänge, dann
ist in der Regel eine deutliche Verschlechterung der
Schmelzequalität zu verzeichnen. Durch die
Verkleinerung des für die Schmelze zur Verfügung
stehenden Raumes können die Schmelztemperaturen bei
Standardthermoplasten um 4 bis 8°C ansteigen. Auch
fällt in diesen Fällen im allgemeinen die
Schmelzehomogenität, besonders bei Zusatz von
Farbstoffen, deutlich schlechter aus.
Die Gesamtlänge der ersten vier Zonen kann wie aus
dem Stand der Technik bekannt, etwa 15 bis 20 D1
betragen, wobei allerdings auch längere Ausführungen
möglich sind. Es ist vorteilhaft, Schnecken mit
einer Gesamtlänge von 20 bis 25 D1 zu wählen.
Auch für die Länge der zusätzlichen Metering-II-Zone
gibt es bevorzugte Richtwerte. Die Metering-II-Zone
soll einen zusätzlichen Längenanteil von zwischen 5
und 15%, bevorzugt 10%, bezogen auf die Summe der
Längen von Einzug, Kompression, Metering und
Metering-Mix ausmachen. Hierbei ist ausdrücklich zu
beachten, daß die Angabe der relativen Länge der
Metering-II-Zone ebenfalls auf die Gesamtlänge der
ersten vier Zonen bezogen wird, so daß
beispielsweise bei Vorhandensein einer
Metering-II-Zone eine Gesamtlänge der fünf Zonen von
zwischen 105 und 115% resultiert.
Die Metering-II-Zone entfaltet also insbesondere im
angegebenen Längenbereich ihre vorteilhaften
Wirkungen, weil dann eine schonende
Schmelzeaufbereitung mit genauesten, für den
Bearbeitungsprozeß erforderlichen Temperaturen
möglich ist. Zusätzlich hervorzuheben ist, daß
gegenüber Standardschnecken bei Einsatz einer
erfindungsgemäßen Metering-II-Zone bei Farbzusätzen
zur Schmelze eine Pigmenteinsparung von ca. 50% bei
gleicher Pigmentausbeute erreicht werden kann.
Auch Steigung und Tiefe der jeweiligen Zone der
erfindungsgemäßen Mehrzonenschnecke tragen
wesentlich zu dem vorteilhaften
Schmelzaufbereitungsverhalten bei. Im folgenden sind
die Angaben über Steigung und Tiefe jeweils auf eine
Schnecke mit D1 von 80 mm bezogen. Sobald sich der
D1-Wert der Schnecke ändert, so können auch von
den angegebenen Steigungen und Tiefen abweichende
Werte bevorzugt sein. Dies ist jedoch dem Fachmann
geläufig und wird von ihm beim Schneckendesign
berücksichtigt werden.
Ein bevorzugtes Charakteristikum der
erfindungsgemäßen thermoplastischen
Mehrzonenschnecken besteht beispielsweise darin, daß
die Einzugszone weniger tief als bei Schnecken gemäß
dem Stand der Technik sein kann. In vorteilhaften
Ausführungsformen weist die Einzugs-Zone eine
Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und
1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie
eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von
7,0 bis 20,0, bevorzugt zwischen 7,5 und 15,0 und
besonders bevorzugt von 8,2 auf. Liegen die Tiefe
und/oder die Steigung der Einzugszone oberhalb oder
unterhalb der jeweilig maximal zulässigen Grenzwerte
der größten Bereiche, so resultiert daraus, daß eine
hochwertige Schmelze nicht mehr aufbereitet werden
kann.
In weiterhin vorteilhafter Ausführungsform weist die
Kompressions-Zone eine Steigung im Bereich von 0,7
bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders
bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie eine sich in
Förderrichtung verringernde Tiefe auf, die sich
zwischen 9,1 und 5,9, bevorzugt zwischen 9,1 und 6,9
und besonders bevorzugt von 8,2 am Anfang der
Kompression auf zwischen 8,5 und 5,0, bevorzugt auf
zwischen 6,5 und 4,2 und besonders bevorzugt auf 4,2
am Ende der Kompression verringert.
Die Metering-Zone hat in vorteilhafter
Ausführungsform eine Steigung von 0,7 bis 1,1,
bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt
eine Steigung von 1,0 sowie eine im wesentlichen
konstante Tiefe im Bereich von 4,0 bis 6,5,
bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders
bevorzugt von 4,2. Die Einhaltung der angegebenen
bevorzugten Bereiche trägt ganz besonders schon dazu
bei, daß das Material entspannt, also dessen
Kompression abgebaut wird.
In weiter bevorzugter Ausführungsform weist die
Metering-Mix-Zone eine Steigung von 0,7 bis 1,1,
bevorzugt zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt
eine Steigung von 1,0 sowie eine in Förderrichtung
zunehmende Tiefe auf, die zwischen 3,5 und 6,5,
bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders
bevorzugt von 4,2 am Anfang der Metering-Mix-Zone
auf zwischen 5,2 und 10,1, bevorzugt auf zwischen
6,2 und 9,8 und besonders bevorzugt auf 9,7 am Ende
der Metering-Mix-Zone zunimmt. Durch die spezielle
Ausgestaltung der Steigung und Tiefe der
Metering-Mix-Zone entsprechend den angegebenen
Bereichen gelingt es, die Schmelze sehr schonend zu
entspannen und zusätzlich behutsam zu
homogenisieren. Des weiteren ist ein hervorragender
Mischeffekt besonders bei empfindlichen Farbzusätzen
zu erreichen. Werden die Grenzwerte der Bereiche
bezüglich der Steigung über- oder unterschritten,
kann es zum Auftreten von Verfärbungen der Schmelze
kommen. Die Leistungsdaten, zum Beispiel die
Plastifizierleistung (in Gramm pro Sekunde), wird
verfälscht, und der gute Mischeffekt bei
Farbzusätzen verschlechtert sich.
Wird der angegebene Tiefenbereich verlassen, dann
kann sich bei Abweichung nach oben eine zu große
thermische Belastung der Schmelze ergeben, und bei
Abweichung nach unten vom erfindungsgemäßen Bereich
kann sich die Schmelzequalität verschlechtern. Dies
kann sich beispielsweise dadurch äußern, daß
Inhomogenitäten auftreten, Farbzusätze sich
entmischen, Verkrackungen oder Verfärbungen der
Schmelze oder Schlierenbildungen auftreten.
Analog gibt es auch für die Metering-II-Zone
Designrichtwerte, die nicht verlassen werden
sollten, um den bevorzugt erwünschten Effekt der
Erfindung nicht in Frage zu stellen. So ist es
bevorzugt, daß die Metering-II-Zone eine Steigung
von 0,5 bis 1,0, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,9,
besonders bevorzugt eine Steigung von 0,8 sowie eine
im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 5,0
bis 7,5, bevorzugt zwischen 5,0 und 6,5 und
besonders bevorzugt von 5,2 aufweist.
Als Materialien für die Fertigung der
erfindungsgemäßen Mehrzonenschnecke kommen alle
Stoffe in Frage, die dem Fachmann aus der
Herstellung von Schnecken für die Verarbeitung
thermoplastischer Formmassen bekannt sind. Bevorzugt
sind unter anderem Edelstähle, zum Beispiel 4122.
Das erfindungsgemäße Schneckendesign findet äußerst
vorteilhaft Anwendung bei der Herstellung
thermoplastischer Schnecken, die zum Plastifizieren
von thermoplastischen Formmassen in einer
Spritzgießanlage zum Hinterspritzen von
Dekormaterialien, Textilien oder Stoffen dienen.
Immer deutlicher werden darüber hinaus die
Forderungen des Marktes nach einem Recycling-Konzept
für Granulate, die aus der Hinterspritztechnik
stammen und deswegen teilweise sehr hohe Anteile von
Dekormaterialien enthalten. Solcherlei Granulate
sind auf Spritzgießmaschinen mit Standardschnecken
bislang nicht ohne weiteres zu verarbeiten, da es
zwangsläufig bei unzureichender Temperaturkonstanz
je nach Aufbau und Herkunft der Dekormaterialien
schon nach kurzer Zeit zum Verbrennen der
Dekoranteile im Schnecken-Zylinderbereich kommt. Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen
Mehrzonenschnecke zum Plastifizieren
thermoplastischer Formmassen, denen aus dem
Hinterspritzen von Dekormaterialien stammende
Dekormaterialien oder Rückstände daraus enthaltende
recyclierte Granulate in einem Anteil von zwischen 5
und 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge der zu verarbeitenden Formmasse
zugesetzt sind, hat sich nun herausgestellt, daß ein
Verbrennen der Dekormaterialien vermieden werden
kann. Insbesondere können bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Schnecke die bekannten negativen
Verarbeitungsmerkmale, wie z. B. schlechtes
Einzugsverhalten, Unmöglichkeit der kontinuierlichen
Produktfertigung sowie Verkleben oder Festbacken von
Sperr- und Druckring der Rückstromsperre durch
verbrannte oder angelierte Dekormaterialien
vollständig eliminiert werden.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße
Mehrzonenschnecke unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen anhand einer Ausführungsform
detailliert erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine
erfindungsgemäße Mehrzonenschnecke mit
integrierter Wendelspitze;
Fig. 2 den Schnitt aus Fig. 1 unter Weglassen der
Stege zur besseren Verdeutlichung der
Zonenabfolge und von deren Aufbau; und
Fig. 3 die Einzelheit "X" aus Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Mehrzonenschnecke
10 handelt es sich um eine Fünfzonenschnecke mit
integrierter Wendelspitze. Die Mehrzonenschnecke 10
weist ein hohlzylindrisches Außenrohr 20 mit einem
Durchmesser D1 und ein im wesentlichen
zylindrisches Kernrohr 30 mit einem geringeren
Durchmesser auf, welches einen Schneckengrund 40 und
an dessen Außenoberfläche angebracht und eng an der
Innenwand des Außenrohrs 20 anliegende
Schneckenstege 50 hat, die spiralförmig um den
Schneckengrund 40 herumlaufen und in Förderrichtung
F ansteigen.
Der Schneckengrund 40 samt seiner Stege oder Wendel
50 ist im Außenrohr 20 drehbar gelagert und kann
mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung, die
am Flansch oder an der Kupplung, beispielsweise im
Wellenzapfen 60 des Kerndurchmessers 30 angreift,
motorisch beispielsweise elektrisch oder hydraulisch
angetrieben werden, wobei er im dargestellten Fall
im Betrieb im Gegenuhrzeigersinn rotiert, um
Material in Förderrichtung F zu bewegen.
An das vordere Ende des Außenrohrs 20 ist im
vorliegenden Beispiel über einen Gewindeflansch bzw.
eine Schraubverbindung eine austauschbare Spitze 70
befestigt.
Zwischen Außenrohr 20 und Schneckengrund 40 werden
aufgrund des in Längsrichtung der Schnecke 10
unterschiedlichen, abschnittsweise konstanten oder
sich ändernden, Durchmessers D2 des
Schneckengrunds, entlang der Schnecke mehrere Zonen
unterschiedlicher Tiefe T zur Verfügung gestellt,
wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, wo zur
Verdeutlichung der Zonenabfolge die Stege und das
Außenrohr weggelassen wurden und die
Durchmesseränderungen unrealistisch übertrieben
dargestellt sind.
Die Profilbereichslänge L der dargestellten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnecke
beträgt beispielsweise 20*D1. In Förderrichtung
erkennt man nun folgende nacheinander angeordnete
Zonen mit unterschiedlicher Tiefe T:
Zunächst sieht man eine erste Zone 80 mit im
wesentlichen konstantem Durchmesser D2 des
Schneckengrunds 40. Diese Feed- oder Einzugszone 80
ist üblicherweise mit einem nicht gezeigten
Materialaufgabegerät, beispielsweise einem Trichter,
für die Zufuhr von Kunststoffgranulat bzw.
Formmassenkomponenten in Verbindung. Die Länge der
Feedzone 80 beträgt im gewählten Beispiel ca.
8,5*D1, was einem Anteil von ca. 42,5%, bezogen
auf die gezeigte Profilbereichslänge L, entspricht.
An die Einzugszone 80 schließt sich in
Förderrichtung eine zweite Zone mit kegelig sich
erweiterndem Schneckengrund und abnehmender Tiefe
als Kompressionszone 90 an. Die Länge der
Kompressionszone 90 beträgt im gezeigten Beispiel
ca. 5,5*D1, wobei dies einen Anteil von ca.
27,5%, bezogen auf die Länge L von 20*D1,
ausmacht.
Im Anschluß an die Kompression 90 ist eine dritte
Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als
Metering-Zone 100 zu erkennen. Die Länge der
Metering-Zone 100 beträgt ca. 2,75*D1 entsprechend
einem Anteil an L von 13,75%.
Als vierte Zone folgt auf die Metering-Zone 100 eine
Zone mit zunehmender Tiefe als Metering-Mix-Zone
110. Die Länge der Zone 110 beträgt im gewählten
Beispiel ca. 3,25*D1 entsprechend einem Anteil von
16,25% von L.
An die Metering-Mix-Zone 100 ist eine
Schneckenspitze 70 über einen Flansch oder ein
Gewinde austauschbar angesetzt. Die Wendelspitze 70
weist in Förderrichtung zunächst einen im
wesentlichen zylindrischen Teil 71 und sich daran
anschließend einen konisch zulaufenden, die Spitze
formenden Teil 72 auf. Beide Teile sind mit Wendeln
bzw. Schneckenstegen 50 versehen.
Der zylindrische Teil 71 der Schneckenspitze 70
weist beim vorliegenden Beispiel eine Länge von ca.
2*D1 entsprechend einem zusätzlichen 10%-igen
Anteil, bezogen auf die Länge L sowie im
wesentlichen dieselbe Tiefe wie die
Metering-Mix-Zone auf. Der Spitzenteil 71 kann
deshalb auch als fünfte Zone oder Metering-II-Zone
120 bezeichnet werden.
Der spitz zulaufende Teil 72 der Schneckenspitze 70
bildet exakt einen Winkel von 18° und ist ebenfalls
mit einem Spezialprofil versehen.
Wie am besten der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird die
gesamte Wendelspitze 70 von einem Rohr eingehüllt.
Dabei entspricht dem im wesentlichen zylindrischen
Teil 71 der Schneckenspitze ein Abschnitt des
Außenrohrs 20, während der kegelig spitz zulaufende
Teil 72 der Schneckenspitze 70 von einem
Zylinderkopf 130 umschlossen ist, der sich direkt an
das Außenrohr 20 anschließt.
Im vorliegenden Beispiel entspricht der von der
Innenwand des Zylinderkopfes ausgebildete Winkel von
18° exakt dem Winkel, der vom Teil 72 der
Wendelspitze gebildet wird. Dies verhindert
Leckströmungen der Schmelze.
Des weiteren ist am Zylinderkopf 130 ein axialer
Spalt 140 zu erkennen, der hinsichtlich des
Spaltmaßes, also seinem Durchmesser an den zu
verarbeitenden Thermoplasten, veränderlich anpaßbar
ausgebildet ist, beispielsweise mittels einer nicht
dargestellten Scheibe am Schneckenschaft. Im
vorliegenden Beispiel liegt das Spaltmaß bei
Thermoplasten mit schwierigen Fließeigenschaften bei
ca. 2 bis 3 mm, während der radiale Spalt 150
besonders im Schneckenspitzenbereich bei konstant
0,1 mm liegt.
Die Fünfzonenschnecke mit integrierter Wendelspitze
gestattet besonders vorteilhaft ein Arbeiten mit im
Vergleich zum Stand der Technik sehr geringer
Umfangsgeschwindigkeit bei gleichzeitig sehr hoher
Schmelzeausbringung. Das bedeutet, daß die Schnecke
relativ langsam gedreht werden kann, z. B. nur mit
5 m/min. und trotzdem Schmelzequalität, Leistung und
Homogenität der Schmelze besser als bei bekannten
Dreizonenschnecken sind. Insbesondere kann durch die
niedrige Umfangsgeschwindigkeit die Eigenarbeit der
Schnecke verhältnismäßig gering gehalten werden, was
wiederum zu einer besonders exakten
Temperaturkonstanz der Schmelze von ± 1°C entlang
der gesamten Schneckenlänge mit all den daraus
resultierenden Vorteilen für die Verarbeitung
empfindlicher Materialien führt. Insgesamt wird also
die Entstehung unkontrollierbarer Wärme gemäß dem
erfindungsgemäßen Schneckenkonzept deutlich
reduziert.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen
Mehrzonenschnecke bestehen darin, daß neben der
gesteigerten Leistung ein besonders guter
Mischeffekt bei Farbzusätzen auftritt. Die
sogenannte Pigmentausbeute wird durch die
Metering-Mix-Zone im Anschluß an die Metering-Zone
ebenso wie die Homogenitätsausbeute im Vergleich zu
Standardschnecken deutlich verbessert. Dies hat zur
Folge, daß ein und demselben thermoplastischen
Material zur Erzielung eines vergleichbaren
Färbeeffektes in einer erfindungsgemäßen Schnecke
sehr viel weniger Farbzusätze beigemischt werden
müssen als bei Standardschnecken.
Eine weitere besonders vorteilhafte Wirkung der
exakten Thermostatisierbarkeit der Schnecke zeigt
sich in einer besonders geringen Wandhaftung der
Materialien. Ein Festkleben der Schmelze kann
weitgehend vermieden werden, genauso wie die gesamte
Schnecke einen insgesamt viel geringeren Verschleiß
aufweist als herkömmliche Spritzgießaggregate.
Nicht zu vergessen ist auch die hervorragende
Eignung des neuen und erfinderischen
Schneckenkonzepts für die Verarbeitung von
recyclierten Granulaten aus der Hinterspritztechnik
und die äußerst gute Eignung der erfindungsgemäßen
Schnecken für die Verarbeitung von PVC. Darüber
hinaus ist die Eignung für den Einsatz in
Großmaschinen allerbestens.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der
Mehrzonenschnecke sind aus den nachstehenden
Patentansprüchen ersichtlich.
Bezugszeichenliste
10 Mehrzonenschnecke
20 Außen- oder Mantelrohr
30 Kernrohr/Kerndurchmesser
40 Schneckengrund
50 Wendel oder Schneckenstege
60 Wellenzapfen für Kupplung
70 Schneckenspitze
71 zylindrischer Teil der Wendelspitze
72 spitz zulaufender Teil der Wendelspitze
80 Einzug oder Feedzone
90 Kompressionszone
100 Metering- oder Homogenisierungszone
110 Metering-Mix-Zone
120 Metering-II-Zone
130 Zylinderkopf
140 axialer Spalt
150 radialer Spalt
F Förderrichtung
D1 Innendurchmesser des Außenrohrs
20 Außen- oder Mantelrohr
30 Kernrohr/Kerndurchmesser
40 Schneckengrund
50 Wendel oder Schneckenstege
60 Wellenzapfen für Kupplung
70 Schneckenspitze
71 zylindrischer Teil der Wendelspitze
72 spitz zulaufender Teil der Wendelspitze
80 Einzug oder Feedzone
90 Kompressionszone
100 Metering- oder Homogenisierungszone
110 Metering-Mix-Zone
120 Metering-II-Zone
130 Zylinderkopf
140 axialer Spalt
150 radialer Spalt
F Förderrichtung
D1 Innendurchmesser des Außenrohrs
Claims (25)
1. Thermoplastische Mehrzonenschnecke, insbesondere
zum Plastifizieren von Formmassen auf
Kunststoffbasis mit hohlzylindrischem Außenrohr
und im wesentlichen zylindrischem Kernrohr,
welches einen Schneckengrund und an dessen
Außenoberfläche angebracht und an der Innenwand
des Außenrohrs anliegende Schneckenstege
aufweist, die spiralförmig in Förderrichtung
ansteigen, wobei der Schneckengrund
Längsabschnitte von unterschiedlichem,
abschnittsweise konstantem oder sich änderndem
Durchmesser aufweist, so daß entlang der
Gesamtlänge der Schnecke mehrere Zonen
unterschiedlicher Tiefe angeordnet sind, nämlich
eine erste Zone mit im wesentlichen konstanter
Tiefe als Feed- oder Einzugszone, an die sich in
Förderrichtung eine zweite Zone mit kegelig sich
erweiterndem Schneckengrund und abnehmender
Tiefe als Kompressionszone sowie eine dritte
Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als
Metering-Zone anschließen, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an die Metering-Zone
(100) eine vierte Zone (110) mit zunehmender
Tiefe als Metering-Mix-Zone anschließt.
2. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in
Förderrichtung (F) an die Metering-Mix-Zone
(110) eine fünfte Zone (120) mit im wesentlichen
konstanter Tiefe als Metering-II-Zone anschließt.
3. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tiefe der Metering-II-Zone (120) der Tiefe der
Metering-Zone (100) entspricht.
4. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an
die Metering-Mix-Zone (110) eine Schneckenspitze
(70) anschließt, die in Förderrichtung (F)
zunächst einen im wesentlichen zylindrischen
Teil (71) und sich daran anschließend einen
konisch zulaufenden, die Spitze formenden Teil
(72) aufweist.
5. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im
wesentlichen zylindrische Teil (71) der
Schneckenspitze (70) mit Wendeln (50) versehen
ist.
6. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
zylindrische Teil (71) der Schneckenspitze (70)
im wesentlichen dieselbe Tiefe aufweist wie die
Metering-Mix-Zone (110), so daß er als
Metering-II-Zone (120) wirkt.
7. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der konisch zulaufende Teil (72) der
Schneckenspitze (70) mit Wendeln (50) versehen
ist.
8. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneckenspitze (70) auswechselbar,
bevorzugt abschraubbar, ist.
9. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneckenspitze (70) an ihrer Spitze
einen Winkel von zwischen 16° und 20°, bevorzugt
zwischen 17° und 19° und besonders bevorzugt von
18° aufweist.
10. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der relative Längenanteil
der zweiten oder Kompressions-Zone (90) zwischen
22,5 und 35 Prozent, bevorzugt zwischen 25 und
30 Prozent und ganz besonders bevorzugt 27,5
Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug
(80), Kompression (90), Metering (100) und
Metering-Mix (110) beträgt.
11. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnete daß der relative Längenanteil
der dritten oder Metering-Zone (100) zwischen 10
und kleiner als 15 Prozent, bevorzugt zwischen
13,5 und 14,5 Prozent und besonders bevorzugt
13,75 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen
Einzug (80), Kompression (90), Metering (100)
und Metering-Mix (110) beträgt.
12. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der relative Längenanteil
der vierten oder Metering-Mix-Zone (110)
zwischen 10 und 20 Prozent, bevorzugt zwischen
14,5 und 18 Prozent und besonders bevorzugt
16,25 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen
Einzug (80), Kompression (90), Metering (100)
und Metering-Mix (110) beträgt.
13. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge der zusätzlichen Metering-II-Zone
(120) zwischen 5 und 15 Prozent, bevorzugt 10
Prozent, bezogen auf die Summe der Längen von
Einzug (80), Kompression (90), Metering (100)
und Metering-Mix (110) beträgt.
14. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einzugs-Zone (80) eine
Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8
und 1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von
1,0, aufweist.
15. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einzugs-Zone (80) eine
im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von
7,0 bis 20,0, bevorzugt zwischen 7,5 und 15,0
und besonders bevorzugt von 8,2, aufweist.
16. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kompressions-Zone (90)
eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt
zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt eine
Steigung von 1,0, aufweist.
17. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kompressions-Zone (90)
eine sich in Förderrichtung (F) verringernde
Tiefe aufweist, die sich zwischen 9,1 und 5,9,
bevorzugt zwischen 9,1 und 6,9 und besonders
bevorzugt von 8,2 am Anfang der Kompression auf
zwischen 8,5 und 5,0, bevorzugt auf zwischen 6,5
und 4,2 und besonders bevorzugt auf 4,2, am Ende
der Kompression verringert.
18. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metering-Zone (100) eine
Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8
und 1,1, besonders bevorzugt eine Steigung von
1,0, aufweist.
19. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metering-Zone (100) eine
im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von
4,0 bis 6,5, bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und
besonders bevorzugt von 4,2, aufweist.
20. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metering-Mix-Zone (110)
eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt
zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt eine
Steigung von 1,0, aufweist.
21. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnete daß die Metering-Mix-Zone (110)
eine in Förderrichtung (F) zunehmende Tiefe
aufweist, die zwischen 3,5 und 6,5, bevorzugt
zwischen 4,0 und 5,5 und besonders bevorzugt von
4,2 am Anfang der Metering-Mix-Zone auf zwischen
5,2 und 10,1, bevorzugt auf zwischen 6,2 und 9,8
und besonders bevorzugt auf 9,7 am Ende der
Metering-Mix-Zone zunimmt.
22. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metering-II-Zone (120)
eine Steigung von 0,5 bis 1,0, bevorzugt
zwischen 0,6 und 0,9, besonders bevorzugt eine
Steigung von 0,8, aufweist.
23. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metering-II-Zone (120)
eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich
von 5,0 bis 7,5, bevorzugt zwischen 5,0 und 6,5
und besonders bevorzugt von 5,2, aufweist.
24. Verwendung der thermoplastischen
Mehrzonenschnecke (10) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche zum Plastifizieren von
thermoplastischen Formmassen in einer
Spritzgießanlage zum Hinterspritzen von
Dekormaterialien, Textilien oder Stoffen.
25. Verwendung der thermoplastischen
Mehrzonenschnecke (10) gemäß einem der Ansprüche
1 bis 23 in einer Spritzgießanlage zum
Plastifizieren thermoplastischer Formmassen,
denen aus dem Hinterspritzen von
Dekormaterialien stammende Dekormaterialien oder
Rückstände daraus enthaltende recyclierte
Granulate in einem Anteil von zwischen 5 und 50
Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf
die Gesamtmenge der zu verarbeitenden Formmasse
zugesetzt sind.
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924238277 DE4238277C2 (de) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Mehrzonenschnecke |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4238277A1 true DE4238277A1 (de) | 1994-05-19 |
DE4238277C2 DE4238277C2 (de) | 1997-05-28 |
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ID=6472764
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11052591B2 (en) | 2015-07-20 | 2021-07-06 | Kraussmaffei Technologies Gmbh | Method for operating an injection moulding machine |
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DE102011105772B4 (de) * | 2011-06-24 | 2014-10-30 | Wittmann Battenfeld Gmbh | Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff |
US11052591B2 (en) | 2015-07-20 | 2021-07-06 | Kraussmaffei Technologies Gmbh | Method for operating an injection moulding machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4238277C2 (de) | 1997-05-28 |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHAEFER, MANFRED, 35641 SCHOEFFENGRUND, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |