BE1003508A6

BE1003508A6 - Nieuw konceptontwikkeling voor hogere opsmeltkapaciteit bij extruder en spuitgietmachine.

Info

Publication number: BE1003508A6
Application number: BE9000094A
Authority: BE
Original assignee: Euro Stel
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1992-04-07
Also published as: EP0438996A2; EP0438996A3

Abstract

Ontwikkelde schroef bestaat uit verschillende zones, bestaande uit een voedingszone L2, enkel of dubbelgangig, kern diameter D3, compressiezone L3, materingzone L4, kerndiameter D4, decompressiezone L5, diameter D5, gevolgd door een afschuifsectie L6, met in en uitvoerkanalen, met een overstroomflank of flanken die verschillende breedten en diameters kunnen hebben naargelang de te verwerken materialen. Afschuifzone L6 wordt gevolgd door een mengzone L7 bestaande uit meerdere ringen met aangepaste gleuven. De spoed S1, S2 en de hellingshoek alpha 7 wordt mede bepaald door de te verwerken kunststof.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Nieuw konceptontwikkeling voor hogere opsmeltkapaciteit bij extruder en spuitgietmachine. 



  De uitvinding heeft betrekking op een nieuw koncept voor hogere opsmeltkapaciteit bij extruder en spuitgietmachine en deze ontwikkeling heeft meerdere doelstellingen. 



  Naarmate er meer en meer technische kunststoffen op de markt komen worden er meer en meer mensen verrast door te snelle slijtage van schroef en cilinder, onvoldoende homogeniteit van smelt en temperatuur van ieder opgesmolten deeltje. 



  Hierdoor is men meestal geneigd om met zwaardere aandrijfkoppels en langere schroeven en cilinders dit euvel te voorkomen, zowel bij extruders als spuitgietmachines. 



  Dit brengt met zich mee : hogere investeringen, hoger energieverbruik en het verplaatsen van bepaalde problemen naar andere delen van de machine. 



  Men is ook steeds de schroef en cilinder op metallurgische weg gaan verbeteren, dit heeft gezorgd door het ontwikkelen en inzetten van bimetaal cilinders uit verschillende legeringen die ofwel corrosiebestendig, ofwel   rnechanischslijtagebestendig   zijn, ofwel beide eigenschappen 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 hebben waardoor een enorme vooruitgang is geboekt. 



  Op schroefgebied is men gaan oplassen met verschillende materialen, zowel op kobaltbasis, nikkelbasis, molybdeenbasis, enz., maar toch met al deze ontwikkelingen is men gaan inzien dat ook niet alleen aan deze problemen van te snelle slijtage, door metallurgisch ingrijpen een einde of een oplossing kan gevonden worden. 



  Hier moet wel degelijk ook rekening gehouden worden met tal van andere faktoren en moet er ook zowel in kombinatie met metallurgisch verbeteringen ook procestechnisch ingegrepen worden. 



  Dit betekent dat er zich een enorm gebied van parameters openbaart die allen   tesamen   in compromis moeten zijn om een optimaal spuitgietproces of extruderproces te bekomen. 



  Een van de vele maar hooguit de belangrijkste parameter is de schroefgeometrie. 



  Deze moet zo ontwikkeld zijn dat er bepaalde drukken en temperaturen nodig zijn om een optimale smelt te bekomen, een constante druk te verzekeren, een smelt met perfekte temperatuur homogeniteit, een perfekte dispersie van kleurmiddelen en vulmiddelen, additieven enz. moeten heersen waar ze nodig zijn en niet op plaatsen die dan tot gevolg hebben om allerlei euvels doen op te treden. 



  Na theoretische en praktische proeven is een concept ontwikkelt volgens de uitvinding, dat er in hoge mate toe bijdraagt : - machinelengten te beperken (schroef en cilinder kort te houden ; - verbetering van homogeniteit zowel druk als temperatuur ; - verminderen van slijtage ten gevolge van lagere stuwdrukken 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 bij spuitgietmachines en lagere compressieverhoudingen bij extruders ; - betere dispersie van kleurmiddelen en additieven enz. 



  - betere inmenging ; - lager energieverbruik (in sommige gevallen tot 25 %) - hogere opbrengsten - hogere specifieke opbrengst per toer per uur (dit heeft tot gevolg mindere slijtage gezien het hoge toerental een parameter is voor slijtage). 



  Een belangrijk voordeel is ook, reeds bestaande   machinen   met een te korte cilinder en schroef zo om te bouwen door schroefverandering (geometrie) dat deze   machinen   konkurrerend worden met hun langere kollega's en meestal nieuwe machinen. 



  Het koncept volgens de uitvinding bestaat erin : schroefgeometrie zowel voor extruder en spuitgietmachinen te optimatiseren door volgende stappen : 
Bij extruders is schroef dubbelganging over het voedingsgedeelte, kompressiegedeelte en meteringgedeelte, dit om excentrische krachten op te vangen en alzo een symmetrie van krachten te bekomen in kompressiegedeelte om een grotere slijtageoppervlakte te kroeren. 



  - Bij spuitgietmachinen is de schroef meestal enkelgangig, kan ook dubbelgangig zijn, dit hangt af van het te verwerken materiaal. 



    - Lengte   van voeding wordt lang genomen om een goed transport te verzekeren en geen flessenhals te bekomen in compressiezone, dit varieert tussen 8 tot 12 maal de diameter schroef. 



  - Krompressielengte wordt gehouden tussen 2D en 8D naargelang 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 het te verwerken materiaal. 



  - Meteringzone wordt kort gehouden, meteringzone wordt toch gevolgt door een speciaal ontworpen deel die de werking van het meteringgedeelte vervangt. 



  - Kerndiameter in voedingszone ligt tussen   O, ID   en 0, 5D, dit naargelang gladde of gegroefde invulzone. 



  - Kerndiameter in meteringzone wordt gehouden tussen 0, 5D en 0, 3D ook weer volgens op te smelten materiaal. 



  - Spoed wordt meestal gehouden tussen lD en   0, 8D, 0, 8D om   kunstmatig verblijftijd te verlengen. 



  - Steekbreedte spiralen ligt tussen   0, il   en 0, 8D naargelang
MI van materiaal. 



  - Meteringzone wordt gevolgt door afschuifzone die speciaal uitgevoerd is naargelang het te verwerken materiaal ; afschuifsectie wordt gehouden tussen 4 en 8D naargelang beschikbare lengte schroef. 



  - Diameter overstroomflank heeft dezelfde diameter als de rest van de schroef. 



  - Overstroomflankdiameter daarentegen ligt tussen 0, 2 en
1, 2 mm lager dan buiten diameter schroef, hiertussen moet alle materiaal passeren. 



  - Instroom en afvoerkanaal worden meestal symmetrisch gehouden en hangen af van het te verwerken materiaal en beschikbare diameter, kan enkelgangig, dubbelgangig of driegangig zijn bij grotere diametersschroeven. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 - Hellingshoek varieert tussen 20  en 50  (naargelang grondstof) - Instroomdiameter is kleiner dan diameter in metering (dekrompressie) - Overstroombreedte wordt bepaald volgens weerstand grondstof. 



  - Instroomdiameter is kleiner dan diameter in metering (dekrompressie) - Overstroombreedte wordt bepaald volgens weerstand grondstof. 



  - Afschuifzone wordt gevolgt door mengzone bestaande uit
2 of 6 ringen verdeeld door gleuven onder hellingshoek van   45    : aantal gleuven hangt af van beschikbare diameter. 



  - Bij een extruder wordt mengzone gevolgd door een top, en bij een spuitgietmaschine door een klepsysteem. 



  Verdere details blijken uit de hiernavolgende beschrijving, bij wijze van voorbeeld uitsluitend gebaseerd op bijgevoegde tekening. 



  Zij toont in : Figuur 1, een zieht op de extruder-injectieschroef volgens de uitvinding ; 
 EMI5.1 
 Figuur 2, een doorsnede volgens AA van de figuur l, dubbelgangig met hoekaanduiding Figuur 3, een doorsnede volgens BB van de figuur l, afschuifsectie met hoekverdeling 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Figuur 4, een ontwikkeld afschuifsectie met hellingshoek, instroom en afvoerhoek, invoer, overstroombreedte, afvoerbreedtekanaal,   tegenhoudflank ;   Figuur 5, een rechte doorsnede afschuifsectie met buitendiameter, instroomdiepte, afvoerdiepte, constante lengte ; Figuur 6, een linkse doorsnede afschuifsectie met buitendiameter, instroomdiepte, afvoerdiepte, constante lengte ;

   Een extruder-injectieschroef volgens de uitvinding bestaat uit een labyrint Ll om terugstromen van materiaal te beletten, gevolgt door een voedingszone L2 met een kerndiameter D2, dubbelgangig met spoed Sl en S2 en spiraalbreedte Tl en T2, gevolgt door een compressiezone L3 lopende kerndiameter van D2 naar D4   oplopend,   gevolgt door meteringtransportzone, met een lengte L4 en kerndiameter D4, gevolgt door decompressiezone L5 met een kerndiameter D5, gevolgt door een afschuifsectie L6 (zie figuur 4) gevolgt door een mengzone L7 bestaande uit twee mengringen met een diameter D9 en kerndiameter D5. 



  Werking van schroef volgens uitvinding : Daar het invoeren van grondstof (dit kan allerlei vormen hebben, gaande van poeder, granulaat, recycling, schilfers, brokken enz.) langs de aangepaste invulopening, en aangepaste cilinder (eventueel groeven of dergelijk) komt het materiaal in voedingszone schroef terecht, door een goede transport werking wordt grondstof naar voren gebracht, door de lange voedingszone gebeurt dit op een verantwoorde manier zonder flessenhals te vormen of het te snelle opsmelten van de grondstof te veroorzaken.

   

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Materiaal begint reeds langzaam te smelten, materiaal komt in kompressiezone terecht waar een verdichting en verder smelten veroorzaakt wordt, door een diepere meteringzone dan bij andere bestaande schroeven wordt tegelijkertijd meer materiaal naar voren gebracht en terzelfde tijd door hogere flanken een betere transportwerking veroorzaakt, deze transportwerking wordt nog verbetert door dubbelgangigheid, daar we hier 2 flanken hebben die op het plastische materiaal drukken. 



  In zone L5 bekomt men materiaal aangevoerd dat voor het grootste gedeelte reeds plastisch is maar waar er zich nog ongesmolten deeltjes bevinden. Om deze deeltjes verder te smelten maken we gebruik van een speciaal afschuifdeel dat zo ontworpen is dat het tegelijkertijd materiaal verder afsmelt ook nog transporterend werkt en praktisch geen drukverlies veroorzaakt, dit is zeer belangrijk dat de eerste zones van schroef minder druk moeten opbouwen om weerstand te overwinnen. 



  Het inhomogeen materiaal wordt door meteringzone in instroomkanalen van het afschuifdeel gebracht, die zo uitgevoerd zijn dat ze in kompromis liggen met afvoerkanalen. 



  Het reeds gesmolten materiaal is vloeibaarder en heeft een kleinere viscositeit zodat het reeds in het begin over overstroomflank stroomt door een dunne spleet in het afvoerkanaal en daardoor krijgt het via het schuiven langs de warme cilinderwand nog een extraatje aan optimaal afsmelten. Het andere ongesmolten materiaal wordt naar voren gedrukt in afschuifdeel. Door het konisch oplopen van kerndiameter afschuifdeel gedrukt en smelt verder af en stroomt volledig over. 



  Aan het einde wordt een volledig gesmolten materiaal bekomen 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 dat afgevoerd wordt en nog eens extra door   mengingen   wordt door elkaar gemengd tot een homogeen geheel en bij een extruder door vorm gedrukt wordt, bij een spuitgietmaschine door een klepsysteem door in voorste gedeelte cilinder gebracht wordt om nadien in matrijs gespoten te worden. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 Lijst van verwijzingstekens 
 EMI9.1 
 Ll : labyrint L2 : voedingszone D2 : kerndiameter voedingszone D3 : buitendiameter schroef SI, : spoed TI, : spiraalbreedte L3 : L4 : L5 : D5 : D6 : D7 : L6 : D5 : B : breedte mengingen D9 : diam. mengingen B4 instroomkanaal B2 : B3 : flank Bl : tegenhoudflank X7 : afschuifdeel : lengte constante diepte afschuifdeel X3 : afschuifdeel

Claims

Conclusie : Nieuw konceptontwikkeling voor hogere opsmeltkapaciteit bij extruder en spuitgietmachine, gekenmerkt door : - Bij extruders is schroef dubbelgangig over het voedingsgedeelte, kompressiegedeelte en meteringgedeelte, dit om excentrische krachten op te vangen en alzo een symmetrie van krachten te bekomen in kompressiegedeelte om een grotere slijtageoppervlakte te kreeren.

- Bij spuitgietmachinen is de schroef meestal enkelgangig, kan ook dubbelgangig zijn, dit hangt af van het te verwerken materiaal.

- Lengte van voeding (L2) wordt lang genomen om een goed transport te verzekeren en geen flessenhals te bekomen in compressiezone, dit varieert tussen 8 tot 12 maal de diameter schroef.

- Krompressielengte (L3) wordt kort gehouden tussen 2D en 8D naargelang het te verwerken materiaal ; - Meteringzone (L4) wordt kort gehouden, meteringzone wordt toch gevolgt door een speciaal ontworpen deel die de werking van het meteringgedeelte vervangt ; - Kerndiameter (D2) in voedingszone ligt tussen O, ID en 0, 5D, dit naargelang gladde of gegroefde invulzone ; - Kerndiameter (D4) in meteringzone wordt gehouden tussen 0, 5D en 0, 3D ook weer volgens op te smelten materiaal ; - Spoed wordt meestal gehouden tussen 1D en 0, 8D om kunstmatig verblijftijd te verlengen ; <Desc/Clms Page number 11> - Steekbreedte spiralen ligt tussen O, lD en 0, 8D naargelang MI van materiaal ; - Meteringzone (L4) wordt gevolgt door afschuifzone (L6) die speciaal uitgevoerd is naargelang het te verwerken materiaal ;

afschuifsectie (L6) wordt gehouden tussen 4 en KD naargelang geschikbare lengte schroef ; Diameter overstroomflank (D6) heeft dezelfde diameter als de rest van de schroef ; - Overstroomflankdiameter (D7) daarentegen ligt tussen 0, 2 en 1, 2 mm lager dan buiten diameter schroef, hiertussen moet alle materiaal passeren ; - Instroom en afvoerkanaal worden meestal symmetrisch gehouden en hangen af van het te verwerken materiaal en beschikbare diameter, kan enkelgangig, dubbelgangig of driegangig zijn bij grotere diametersschroeven ; - Hellingshoek varieert tussen 200 en 50 (naargelang grondstof) ; - Instroomdiameter (D5) is kleiner dan diameter in metering (dekrompressie) ; Overstroombreedte (B3) wordt bepaald volgens weerstand grondstof ; - Afschuifzone wordt gevolgt door mengzone bestaande uit 2 of 6 ringen verdeeld door gleuven onder hellingshoek van 450 :

aantal gleuven hangt af van beschikbare diameter ; - Bij een extruder wordt mengzone gevolgd door een top en bij een spuitgietmachine door een klepsysteem.