DD232456B1 - DEVICE FOR RECYCLING PLASTIC MASSES - Google Patents
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Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gezielten Erwärmung von plastischen Massen, insbesondere Polymerschmelzen.wie zum Beispiel Polyvinylchloridschmelze beim Fließen während des Umformprozesses, vorzugsweise beim Spritzgießen.The invention relates to a device for targeted heating of plastic masses, in particular Polymerschmelzen.wie for example polyvinyl chloride melt during flow during the forming process, preferably during injection molding.
Es ist bekannt, daß bei der Urformverarbeitung von Polyvinylchlorid (PVC) durch Spritzgießen die Masse durch eine Schneckenplastiziereinrichtung mit großem Länge/Durchmesser-Verhältnis schonend plastiziert wird und das Einstromen in das Werkzeug derart erfolgt, daß die Fließgeschwindigkeit der Masse im Formhohlraum höher ist als im Anguß (DE-OS 2651532, Japan Pat.71392-76).It is known that in the primary molding of polyvinyl chloride (PVC) by injection molding, the mass is gently plasticized by a Schneckenplastiziereinrichtung with a long length / diameter ratio and the inflow into the tool is such that the flow rate of the mass in the mold cavity is higher than in Anguß (DE-OS 2651532, Japan Pat.71392-76).
Bekannt ist auch, daß kleine Spritzgießteile aus PVC dadurch hergestellt werden können, daß die im Anschnitt/Anguß-System auftretende dissipierte Energie genutzt wird, um das Material zu erwärmen und damit die Fließfähigkeit zu verbessern (DE-OS 2425621, US 3.674.401).It is also known that small injection molded parts made of PVC can be prepared by using the dissipated energy occurring in the gate / gate system in order to heat the material and thus improve the flowability (DE-OS 2425621, US 3,674,401). ,
Gemäß DE-OS 1805443 ist bekannt, Thermoplaste dadurch zu erwärmen, daß sie durch Kanäle hohen Strömungswiderstandes, wie z. B. bandförmige, mäanderförmige, mit periodisch wechselndem Querschnitt und kegelmantelförmige Strömungswege mit Labyrinthkammern, geführt werden, wobei die Erwärmung durch die dissipierte Energie sowie durch die Kombination von dissipierter und konduktiver Energie erfolgt.According to DE-OS 1805443 is known to heat thermoplastics characterized in that they pass through channels high flow resistance, such. B. band-shaped, meandering, with periodically alternating cross section and cone-shaped flow paths with labyrinth chambers, are performed, wherein the heating is done by the dissipated energy and by the combination of dissipated and conductive energy.
Es ist weiterhin bekannt, daß eine gezielte thermische und stoffliche Homogenisierung dadurch erreicht werden kann, daß Scher- und Mischvorrichtungen auf dem Schneckenumfang und/oder im Platzizierzylinder oder vor der Düse angeordnet werden. Die Ausführungsformen sind dabei sehr unterschiedlich (DE-OS 2648348, DE-OS 2412779, US 3785620, DD-WP 147648). Auch sind Anordnungen bekannt, sogenannte statische Mischer, die also ohne bewegliche Teile arbeiten, die sich am Ende des Piastizierzylinders oder im Düsen- bzw. Angußbereich befinden. In diesen Vorrichtungen wird das Material thermisch und stofflich homogenisiert, wobei beim Fließvorgang die plastizierte Masse zunächst durch die statischen Mischelemente und anschließend an das Werkzeug strömt (GB 1173353, DE-OS 2708200, DD-WP 0153197, CH PS 547120, Österreichische Kunststoffzeitschrift 14,1983, 9/10, S. 126).It is furthermore known that a targeted thermal and material homogenization can be achieved by arranging shearing and mixing devices on the screw circumference and / or in the positioning cylinder or in front of the nozzle. The embodiments are very different (DE-OS 2648348, DE-OS 2412779, US 3785620, DD-WP 147648). Arrangements are also known, so-called static mixer, so they work without moving parts, which are located at the end of the Piastizierzylinders or in the nozzle or sprue area. In these devices, the material is thermally and material homogenized, wherein during the flow process, the plasticized mass flows first through the static mixing elements and then to the tool (GB 1173353, DE-OS 2708200, DD-WP 0153197, CH PS 547120, Austrian Plastics Journal 14, 1983, 9/10, p. 126).
In ähnlicher Weise wie die statischen Mischer wirken auch Schmelzefilter homogenisierend (GB 1515647, US 3767056, DE-OS 2263660).In a manner similar to the static mixers, melt filters also have a homogenizing effect (GB 1515647, US 3767056, DE-OS 2263660).
Das Verfahren nach Japan. Pat.71392-76 ist nur für Spritzgießmaschinen mit großem L/D-Verhältnis anzuwenden; im allgemeinen betragen aber die L/D-Verhältnisse bei Spritzgießmaschinen bis etwa L/D ~ 20. Außerdem ergeben sich durch die Bedingung der Relation der Geschwindigkeit im Angußsystem und im Werkzeug entweder sehr große und damit ungünstige Angußquerscfrnitte oder aber die Erzeugnisse sind so gestaltet, daß die Bedingungen nicht eingehalten werden können.The procedure to Japan. Pat.71392-76 applies only to injection molding machines with a large L / D ratio; In general, however, the L / D ratios in injection molding machines amount to about L / D ~ 20. In addition, the condition of the relation between the speed in the runner system and in the tool results in either very large and thus unfavorable gate crossings or else the products are designed that the conditions can not be met.
Außerdem sind die Druckverluste im Werkzeug hoch, wodurch Eigenschaftsgradienten bedingt sind.In addition, the pressure losses in the tool are high, causing property gradients.
Wird versucht, das Verfahren der dissipativen Erwärmung im Anschnitt bei der Herstellung von großen Teilen anzuwenden, so sind bei der Herstellung von großen Teilen anzuwenden, so sind die Temperaturgradienten über dem Querschnitt, die unter diesen Bedingungen entstehen, hoch. Diese Art der Erwärmung ist dadurch erheblich eingeschränkt und schon bei relativ geringen Druckverlusten bzw. Geschwindigkeiten im Bereich von Düse, Anguß und Anschnitt entstehen Zersetzungserscheinungen in der plastischen Masse in den Zonen hoher Scherung; zumindest treten große thermischeAttempting to use the partial dissipative heating process in the production of large parts, such as those used in the manufacture of large parts, results in high temperature gradients across the cross-section that arise under these conditions. This type of heating is considerably limited and even at relatively low pressure drops or speeds in the range of nozzle, sprue and gate decomposition phenomena occur in the plastic mass in the zones of high shear; At least, there is great thermal
Inhomogenitäten auf Dies betrifft auch die disserpative Erwärmung durch die unterschiedlich gestalteten Kanäle nach DE-OS 1805443 Dadurch, daß jeweils nur durch einen Kanal die Masse hindurchgefuhrt wird, entstehen hohe Temperaturgradienten Besonders furthermisch empfindliche Massen, wie ζ B PVC-Schmelze, aber auch bei anderen plastischen Massen ist die Kanalausgestaltung (maanderformig, periodisch wechselnder Querschnitt, Labyrinthkammern) sehr nachteilig, da dadurch die Verweilzeiten sehr groß werden wodurch eine thermische Schädigung hervorgerufen wird Die Scher-und Mischeinrichtungen haben hauptsächlich das Ziel zu homogenisieren Eine gezielte Erhöhung der Temperatur ist nicht beabsichtigt Damit ist es auch nicht möglich, die thermische Belastung des zu plastizierenden Materials durch Absenken der Piastiziertemperaturen zu verringernInhomogeneities on This also applies to the disserative heating through the differently shaped channels according to DE-OS 1805443 The fact that only one channel through which the mass is passed, resulting in high temperature gradients particularly weitermisch sensitive masses, such as PVC B PVC melt, but also in others plastic material is the channel design (maanderformig, periodically changing cross section, labyrinth chambers) very disadvantageous, since thereby the residence times are very large whereby a thermal damage is caused The shear and mixing devices have mainly the goal to homogenize A targeted increase in temperature is not intended Thus It is also not possible to reduce the thermal load of the material to be plasticized by lowering the Piastizierenemperaturen
Bei den statischen Mischeinrichtungen am Ende des Piastizierzylinders werden in kurzer Zeit große Matenalmengen durch das Mischelement durchgesetzt Das bedeutet, um einen hohen zusätzlichen Druckverlust in den Mischelementen zu vermeidender ζ B die Einspritzleistung der Spntzgießmaschme negativ beeinflußt, daß die Mischvorrichtung große Querschnitte aufweisen muß Dadurch werden die Baulangen groß Das ergibt lange Verweilzeiten im statischen Mischer und thermisch empfindliche Materialien, wie ζ B PVC, werden geschadigt Außerdem müssen die statischen Mischer extern beheizt werden, wodurch zusätzliche Aufwendungen fur die Heiz- und Regeleinrichtungen entstehenIn the static mixing devices at the end of the plastification cylinder large Matenalmengen be enforced by the mixing element in a short time This means to a high additional pressure loss in the mixing elements to avoid negativ B negative impact on the injection performance of Sptzgießmaschme that the mixing device must have large cross-sections Long construction lengths This results in long residence times in the static mixer and thermally sensitive materials, such as ζ B PVC, are damaged. In addition, the static mixers have to be externally heated, which causes additional expenses for the heating and control equipment
Bei Anwendung von Scher und Mischelementen auf dem Schneckenumfang ist die Verweilzeit von bestimmten Matenalbereichen in der Schmelze bei den hohen Temperaturen, wie sie im allgemeinen zur Urformung erforderlich sind, groß Dabei werden thermisch empfindliche Materialien geschadigt Dies kann solche Ausmaße annehmen, daß der technologische Prozeß völlig instabil wird Andererseits ist die Regelmäßigkeit des thermischen und stofflichen Homogenisiervorganges gen ng, weil beim Piastiziervorgang in der Spntzgießmaschme sich die Bedingungen durch die axiale Bewegung der Schnecke andernWhen using shear and mixing elements on the screw circumference, the residence time of certain Matenalbereichen in the melt at the high temperatures, as they are generally required for Urformung, large This thermally sensitive materials are damaged This can take on such dimensions that the technological process completely becomes unstable On the other hand, the regularity of the thermal and material homogenization process is gen ng, because during the Piastiziervorgang in Spntzgießmaschme the conditions change by the axial movement of the screw
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestattet, thermisch empfindliche Materialien, insbesondere PVC, durch Urformen ζ B Spritzgießen zu verarbeiten Dabei soll eine ho he technologische Stabilität des Verarbeitungsprozesses bei geringem ökonomischen Aufwand von maschinentechnischer, technologischer und werkstofftechnischer Seite, eine hohe Qualltat der herzustellenden Erzeugnisse, insbesondere auch eine hohe Oberflachenqualitat sowie die Vermeidung einer wesentlichen gesundheitlichen Beeinträchtigung des Bedienpersonals erreicht werdenThe aim of the invention is to develop a device which makes it possible to process thermally sensitive materials, in particular PVC, by molding ζ B injection molding. It should ho high technological stability of the processing process with low economic outlay of machine technology, technology and material technology side, a high Qualltat the products to be produced, in particular a high surface quality and the avoidance of a significant health impairment of the operating personnel can be achieved
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestattet, plastische Massen, insbesondere thermisch empfindliche Materialien wie PVC, thermisch so aufzuarbeiten, daß eine hohe Fließfähigkeit der plastischen Masse entsteht, wobei die thermische Einwirkungszeit aufgrund der begrenzten Thermostabihtat möglichst gering sein soll Unter diesen Bedingungen soll auch erreicht werden, daß die Schmelze im Werkzeug unter solchen Bedingungen fließt, das Oberflächenstrukturen im Sinne von Markierungen u a nicht auftretenThe invention has for its object to develop a device that allows plastic masses, especially thermally sensitive materials such as PVC, thermally processed so that a high flowability of the plastic mass is formed, the thermal exposure time due to the limited Thermostabihtat should be as low as possible Under these conditions should also be achieved that the melt flows in the tool under such conditions, the surface structures in the sense of markers, inter alia, do not occur
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß die Vorrichtung zwischen Piastiziereinrichtung, ζ B der Spntzgießmaschme, und dem Werkzeug, beim Spritzgießen dem Spritzgießwerkzeug, angeordnet ist Die erfindungsgemaße Vorrichtung besteht aus einem Dissipationskorper, der Schlitze mit spaltformigen Durchlassen enthalt und in einem Aufnahmekorper gelagert ist Die Schlitze befinden sich nebeneinander und/oder in Reihe Die Anordnung der Schlitze ist rotationssymmetrisch, radial oder axial oder es sind Kombinationen davon Zur Anpassung an die jeweiligen Verarbeitungsbedingungen können die Schlitze mit spaltformigen Durchlassen verstellbar bzw einstellbar ausgeführt sein Bei Anordnung der Schlitze in Reihe ist es zur Verbesserung der thermischen Homogenitat vorteilhaft, daß diese zueinander versetzt angeordnet sind Aus Theologischen oder thermischen Gründen ist es bei bestimmten plastischen Massen sinnvoll, die Schlitze konisch auszubilden Der Dissipationskorper kann insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen mehrteilig ausgebildet sein Weiterhin kann die Vorrichtung auch aus mehreren Dissipationskorpern bestehen Insbesondere zum Ausgleich thermischer Verluste ist die Vorrichtung geheizt oder temperiertAccording to the invention, the object is achieved by arranging the device between the plastication device, the injection molding machine, and the tool during injection molding of the injection molding tool. The device according to the invention consists of a dissipation body containing slots with slit-like passages and being stored in a receiving body Slits are located next to each other and / or in series The arrangement of the slots is rotationally symmetric, radial or axial or combinations thereof For adapting to the respective processing conditions, the slits can be made adjustable or adjustable with slit - shaped passages Improvement of the thermal homogeneity advantageous that they are arranged offset from each other For theological or thermal reasons, it makes sense in certain plastic masses to form the slots conical The Dissipationskorper can insbeson Furthermore, the device may also consist of several Dissipationskorpern In particular, to compensate for thermal losses, the device is heated or tempered
Die aus der Piastiziereinrichtung kommende Schmelze, die bei Anwendung der Vorrichtung in ihrem Temperaturniveau erniedrigt werden kann, wird durch den erfindungsgemaßen Dissipationskorper mit den darin angeordneten Schlitzen hindurch geleitet, wobei durch die Wahl der geometrischen Bedingungen der Schlitze und die über die Temperatur zu steuernde Viskosität der Schmelze ein Druckverlust auftritt, der überwiegend als dissip erte Energie in der Masse verbleibt, also zu einer gezielten Temperaturerhöhung fuhrt, anschließend entweder direkt dem Werkzeug oder einem oder mehreren weiteren Dissipationskorpern und danach dem Werkzeug zugeführt wirdThe melt coming from the plastification device, which can be lowered in its temperature level when the device is used, is passed through the dissipation body according to the invention with the slots arranged therein, wherein the choice of the geometric conditions of the slots and the viscosity to be controlled via the temperature Melt a pressure loss occurs, which remains predominantly as dissip erte energy in the mass, that leads to a targeted increase in temperature, then either directly to the tool or one or more further Dissipationskorpern and then the tool is supplied
Die Vorteile der erfindungsgemaßen Losung sind insbesondere die nachfolgend beschriebenen Durch die Anwendung der Vorrichtung wird die Temperatur der Masse gezielt erhöht, die Viskosität erniedrigt und damit die Fließfähigkeit verbessert Die gezielte Temperaturerhöhung in sehr kurzer Zeit ermöglicht ein niedriges thermisches Niveau in der Piastiziereinrichtung, wodurch die Gefahr einer thermischen Schädigung oder der vollständigen Zersetzung der Masse erheblich reduziert wird und Störungen im technologischen Prozeß vermieden werden Durch die Gestaltung des Dissipationskorpers wird eine hohe thermische Homogenitat erreicht und in Verbindung mit den maschinentechnischen und technologischen Bedingungen ist eine vorteilhafte Anpassung in einem weiten Anwendungsbereich gegeben Die Vorrichtung ist außerdem einfach aufgebaut, sie arbeitet zuverlässig und der Aufwand ist geringThe advantages of the solution according to the invention are, in particular, those described below. By using the device, the temperature of the mass is deliberately increased, the viscosity is lowered and the flowability is improved. The targeted increase in temperature in a very short time enables a low thermal level in the plastification device, thus increasing the risk a thermal damage or complete decomposition of the mass is significantly reduced and disturbances in the technological process can be avoided by the design of the Dissipationskorpers a high thermal homogeneity is achieved and in conjunction with the technical and technological conditions, an advantageous adaptation in a wide range of applications given The device is also simple, it works reliably and the effort is low
Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert werden Die zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below on 2 exemplary embodiments The accompanying drawings show
Fig 1 und 2 den schematischen Aufbau der Vorrichtung mit radialen Dissipationsspalten, Fig 3 und 4 den schematischen Aufbau der Vorrichtung mit axialen DissipationsspaltenFigures 1 and 2 show the schematic structure of the device with radial dissipation columns, Figures 3 and 4, the schematic structure of the device with axial dissipation columns
Entsprechend den Figuren 1 und 2 wird bei der radialen Ausführungsform der aus der Piastiziereinheit 1 kommende Schmelzestrom durch den ein- oder mehrteiligen, im Anwendungsbeispiel zweiteilig dargestellten Dissipationskörper 5 in mehrere Teilströme aufgegliedert, die der Anzahl der Dissipationsspalte 8 entsprechen. Durch die gewählte Gestaltung der Halterung 4 und des Dissipationskörpers 5 wird vorrangig ein strömungstechnisch günstiger Verlauf, aber auch eine gute Fertigungsmöglichkeit der Dissipationskörper 5 und eine einfache Reinigung derselben gewährleistet.According to FIGS. 1 and 2, in the case of the radial embodiment, the melt stream coming from the plastification unit 1 is subdivided into a plurality of partial flows by the one-part or multi-part dissipation body 5 shown in two parts in the application example, which correspond to the number of dissipation gaps 8. Due to the selected design of the holder 4 and the Dissipationskörpers 5 is primarily a flow favorable course, but also a good manufacturing possibility of Dissipationskörper 5 and a simple cleaning the same guaranteed.
Beide Teile des Dissipationskörpers 5 sind durch einen Zentrierstift 6 zueinander zentriert, der als Vielnut- oder Vielzahnprofil ausgebildet ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, durch einen gezielten Versatz der beiden Teile des Dissipationskörpers den Temperaturgradienten des austretenden Schmelzstromes zu beeinflussen. Ein Verspannen der beiden Halterungen 4 und der beiden Teile des Dissipationskörpers 5 wird durch das Einschrauben der Düse 3 gewährleistet. Nach dem Verlassen des Dissipationskörpers 5 werden die Schmelzestränge wieder zusammengeführt und durch die Düse 3 in das Werkzeug, im Beispiel in das Spritzgießwerkzeug geleitet. Der Aufnahmekörper 2 der Vorrichtung wird durch eine elektrische Heizmanschette 7 geheizt.Both parts of the Dissipationskörpers 5 are centered by a centering pin 6 to each other, which is designed as Vielnut- or multi-tooth profile. This makes it possible to influence the temperature gradient of the exiting melt stream by a specific offset of the two parts of the dissipation body. A distortion of the two brackets 4 and the two parts of the dissipation body 5 is ensured by screwing the nozzle 3. After leaving the Dissipationskörpers 5, the melt strands are brought together again and passed through the nozzle 3 in the tool, in the example in the injection mold. The receiving body 2 of the device is heated by an electric heating sleeve 7.
Entsprechend den Figuren 3 und 4 wird bei der axialen Ausführungsform der aus der Piastiziereinheit 1 kommende Schmelzestrom durch den ein- oder mehrteiligen, im Anwendungsbeispiel zweiteilig dargestellten, Dissipationskörper 5 in mehrere Teilströme aufgegliedert, die der Anzahl der Dissipationsspalte 8 entsprechen. Der Dissipationskörper 5 besteht aus einer Packung Längsdurchbrüche enthaltender Platten 9, die durch eine ringförmige Halterung 4 zusammengehalten werden. Durch den Distanzring 10 werden beide Teile des Dissipationskörpers 5 gegeneinander abgestützt und durch die Düse 3im Aufnahmekörper 2 der Vorrichtung verspannt. Die gewählte Gestaltung der Halterung 4 in Verbindung mit dem Dissipationskörper 5 in Form eines Paketes ermöglicht eine unkomplizierte Fertigung, eine einfache Reinigung und einen strömungstechnisch günstigen Verlauf. Beide Teile des Dissipationskörpers 5 lassen sich gegeneinander verdrehen, so daß der Temperaturgradient in der austretenden Schmelze beeinflußt werden kann. Nach dem Verlassen des Dissipationskörpers 5 werden die Schmelzestränge wieder zusammengeführt und durch die Düse 3 in das Spritzgießwerkzeug geleitet. Der Aufnahmekörper 2 der Vorrichtung wird durch die Heizmanschette 7 geheizt. Den vorgenannten Ausführungsbeispielen sind folgende Merkmale und Vorteile gemeinsam:According to FIGS. 3 and 4, in the axial embodiment, the melt stream coming from the plastification unit 1 is subdivided into a plurality of partial flows by the dissipation body 5, which is shown in two parts in the application example, and corresponds to the number of dissipation gaps 8. The Dissipationskörper 5 consists of a pack longitudinal perforations containing plates 9, which are held together by an annular support 4. Through the spacer ring 10, both parts of the dissipation body 5 are supported against each other and clamped by the nozzle 3 in the receiving body 2 of the device. The selected design of the holder 4 in conjunction with the Dissipationskörper 5 in the form of a package allows easy production, easy cleaning and a flow favorable course. Both parts of the Dissipationskörpers 5 can be rotated against each other, so that the temperature gradient can be influenced in the exiting melt. After leaving the Dissipationskörpers 5, the melt strands are brought together again and passed through the nozzle 3 in the injection mold. The receiving body 2 of the device is heated by the heating sleeve 7. The aforementioned embodiments have the following features and advantages in common:
— die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bei Spritzgießmaschinen anstelle der normalen Maschinendüse verwendet,The device according to the invention is used in injection molding machines instead of the normal machine nozzle,
— die Vorrichtung besteht aus einem mit einer Heizung versehenen Aufnahmekörper, einschraubbarer Düse und entsprechenden Einbauten (Dissipationskörper),- The device consists of a provided with a heating receiving body, screw-nozzle and corresponding internals (Dissipationskörper),
— die Vorrichtung kann einfach montiert, demontiert und leicht gereinigt werden,The device can be easily assembled, disassembled and easily cleaned,
— die Vorrichtung kann durch Austausch der Dissipationskörper oder deren Verstellung leicht der Verarbeitungsaufgabe angepaßt werden,The device can easily be adapted to the processing task by exchanging the dissipation bodies or their adjustment,
— die Vorrichtung kann ohne zusätzliche Anpaßarbeiten zwischen PlastiziereinDeit der Spritzgießmaschine und dem Werkzeug eingebaut werden,The device can be installed between the plasticizing unit of the injection molding machine and the tool without any additional adaptation work,
— die Vorrichtung befindet sich unmittelbar vor dem Angußsystem des Spritzgießwerkzeuges, so daß die dissipativ erwärmte Masse direkt in dasselbe einströmt und- The device is located immediately in front of the gate system of the injection mold, so that the dissipatively heated mass flows directly into it and
— die Vorrichtung weist eine fließtechnisch günstige Gestaltung auf, bei der „toten Ecken", scharfe Kanten oder Fließschatten vermieden werden, so daß die Verarbeitung von thermisch und rheologisch empfindlichen Schmelzen gegeben ist.- The device has a fluid flow favorable design, are avoided in the "dead corners", sharp edges or floating shadows, so that the processing of thermally and rheologically sensitive melts is given.
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