DD276593A3

DD276593A3 - PLASTIC NUCLEAR AND MIXING DEVICE FOR DIRECT PROCESSING AND ADMINISTRATION OF PLASTIC REGENERATIVE MIXTURES AND PLASTIC PRIMARY MATERIALS ON INJECTION MOLDING MACHINES

Info

Publication number: DD276593A3
Application number: DD88314944A
Authority: DD
Inventors: Hannelore Stritz; Klaus Wabbels; Fred Poschwatta
Original assignee: Schwerin Plastmaschinen
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1990-03-07
Also published as: DE3910132C2; DE3910132A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Plastizierschnecke und eine Mischvorrichtung zur Kunststoffverarbeitung mit normaler Laenge der Plastiziereinheit mit einer Einzugszone, einer Kompressionszone und eine Meteringzone, wobei in der Meteringzone die Mischvorrichtung, bestehend aus Scherelement und Mischteil angeordnet ist. Die Meteringzone ist um mindestens 2D gekuerzt. In diesem Bereich ist vor der Schneckenspitze die Mischvorrichtung angeordnet, die aus mehreren abwechselnd und untereinander beliebig austauschbaren Scherringen und Mischteilen besteht. Jedes Mischteil ist aus zwei Mischscheiben zusammengesetzt, die am Umfang verteilt axial gerichtete Aussparungen besitzen. Zwischen den Aussparungen befinden sich Stege, die in Achsrichtung geneigt sind. Die Mischscheiben sind paarweise axial so zueinander angeordnet, dass sie am Umfang gegenueber dem Plastizierzylinder einen dreieckfoermigen Ringkanal bilden. Radial sind sie so versetzt, dass jedem Steg eine Aussparung gegenueberliegt. Die Kerndurchmesser der Mischscheiben und der Scherringe entsprechen dem Kerndurchmesser der Plastizierschnecke in der Meteringzone und der Aussendurchmesser der Mischscheiben dem Nenndurchmesser der Plastizierschnecke. Die Ausbildung und Anordnung von Scherringen und Mischteilen gewaehrleistet erstmals die Direktverarbeitung und -einfaerbung von Kunststoff-Regeneratgemischen und Kunststoff-Primaermaterialien auf Spritzgiessmaschinen mit normaler Laenge der Plastiziereinheit. Fig. 1The invention relates to a plasticizing screw and a mixing device for plastics processing with normal length of the plasticizing unit with a feed zone, a compression zone and a metering zone, wherein in the metering zone, the mixing device, consisting of shear element and mixing part is arranged. The metering zone has been shortened by at least 2D. In this area, the mixing device is arranged in front of the screw tip, which consists of several alternately and with each other interchangeable shear rings and mixing parts. Each mixing part is composed of two mixing disks, which have circumferentially distributed axially directed recesses. Between the recesses are webs which are inclined in the axial direction. The mixing disks are arranged in pairs axially relative to one another such that they form a triangular annular channel on the circumference opposite the plasticizing cylinder. Radial they are offset so that each ridge faces a recess. The core diameters of the mixing disks and the shear rings correspond to the core diameter of the plasticizing screw in the metering zone and the outside diameter of the mixing disks to the nominal diameter of the plasticizing screw. For the first time, the design and arrangement of shear rings and mixing parts ensures the direct processing and refining of plastic regenerated mixtures and plastic primary materials on injection molding machines with normal length of the plasticizing unit. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Plastizieischnecke und eine Mischvorrichtung zur Direktverarbeitung und -einfarbuny von Kunststoff-Regeneratgemischen und Kunststoff-Primärmaierialien auf Spritzgießmaschinen mit normaler Lange der Plastiziereinhoit. Die Plastizimschnocke besteht aus einer Einzugszone, einer Kompressionszono und einer Meteringzono, wobei in dor Meteringzone vor der Schneckenspitze die Mischvorrichtung, bestehend aus Scherelomont und Mischteil, angeordnet ist.The invention relates to a plasticizing screw and a mixing device for direct processing and einfarbuny of plastic Regeneratgemischen and plastic Primärmaierialien on injection molding machines with normal length of Plastiziereinhoit. The plastizimschnocke consists of a feed zone, a Kompressionszono and a Meteringzono, in the metering zone in front of the screw tip, the mixing device, consisting of Scherelomont and mixing part, is arranged.

Characteristic of bekannton state of the art

Tür die Herstellung von Kunststofferzeugnissen auf Spritzgicßmaschinor, ist es bekannt, in Abhängigkeit vom zu vorarbeitenden Kunststoffmaterial, Plastiziorschnecken mit unterschiedlichen Schncckenpoometrion einzusetzen. Die Qualität der Kunststofforveugnisse wird dabei in entscheidendem Maße von der Homogenität dor Kunsistoffschrnelze beeinflußt, die u.a. von der Schneckcngeometrio, vom L/D-Verhaltnis der Plastizierschnecko und vom TemporaturprograPim dos Plastizietzylinders abhangig ist. Beim Einfärben von Plastmaterialien werden dabei besondere Anloidorunfjon an die Homogenität der Kunststoflschmol/o gestellt, (ta eine unzureichende Homogenität am Fertigprodukt durch sogenannte Schliercnhildung ,ofort erkennbar ist. Das Einfärben von Kunsistoffmaterial kann auf direktem Wege (Masterbatch oder andere Farbstoffe) oder durch vorheriges Extrudieren des Rohstoffes und die Zwischenvorarboitung zu Granulat erfolgen. Bei der Verarbeitung von Primarmatcrial mit Rogonerat· und Farbstoffzusatzen ist eine Diroktvorarboitung bei Gewährleistung einer ausreichenden Homogenität möglich. Von Nachteil ist dabei jedoch, daß dio normale Lange der Plasiiziorcinhoit, die bei 20D liegt, fur eine gute Schmolzehomogenital nicht immer ausroiehl und die Plastizioreinhc't gegon eine 22 bis 2Ί D Plusti/iercinhoit ituigowochselt werden muß, was aus konstruktiven Gründen i'cht immer möglich ist.Door to the production of plastic products on Spritzgikßmaschinor, it is known, depending on the plastic material to be processed, use plastic screws with different Schncckenpoometrion. The quality of Kunststofforveugnisse is influenced to a decisive extent by the homogeneity of Kunsistoffschrnelze, the u.a. depends on the screw geometry, on the L / D ratio of the plasticizing screw and on the temporary program of the plasticizing cylinder. When coloring plastic materials, special anodizing properties are imposed on the homogeneity of the plastic lubricant (inadequate homogeneity of the finished product due to so-called streaking), which can be discerned on the spot.The staining of plastic material can be direct (masterbatch or other dyes) or by prior extrusion In the processing of primary material with rogonate and dye additives, it is possible to carry out direct carbonation while ensuring sufficient homogeneity, but it is disadvantageous that the normal length of the plasminic acid concentrate, which is at 20D, is good Schmolzehomogenital not always ausroiehl and the Plastizioreinhc't gegon a 22 to 2Ί D Plusti / iercinhoit ituigochochselt must be what constructive reasons i'cht always possible.

Wenn dies jedoch möglich ist. dann ist damit ein zusätzlicher Arbeitsaufwand und Platzbedarf verbunden. Soll jedoch SokuiuUrmatorial, wio z.B. Splittorgranulatgomisch'j von unterschiedlicher Farbzusammonsotzung, t/urarboitol worden, so kann dar, bishor nur auf dem Woge einer Zwischenverarbeitung zu Granulat orfolrjon. Durch die Zwischonvcrarboitung entsteht ein relativ homogenes Ausgangsmatorial, os entstohon keino Einzugsproblomo bi.-i der Plastizierschnccko und an die Schneckongeometrio werden keine besonderen Anforderungen gerlollt. Von orheblichom Nachteil ist jedoch die damitIf this is possible, however. then it is an additional work and space required. However, if SokuiuUrmatorial, wio e.g. Splinter granules of different color aggregation, t / urarboitol, may be present only on the wave of an intermediate to granules orfolrjon. By Zwovonvcrarboitung creates a relatively homogeneous Ausgangsmatorial, os entstohon noo Einzugsproblomo bi.-i the plasticizing Schnccko and the Schneckongeometrio no special requirements are gerlollt. Of orheblichom disadvantage, however, is the so

verbundene hohe thermische Belastung und der hohe technische Aufwand, um die Theologischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials zu erhalten. Ferner entsteht durch die Zwischenverarbeitungsstufe beim Extrudieren und Granulieren ein hoher Kostenaufwand.associated high thermal stress and the high technical effort to obtain the Theological properties of the plastic material. Further, the intermediate processing step of extruding and granulating involves a high cost.

Es ist bekannt, daß die Homogenität der Kunststoffschmelze durch den am Ende der Meteringzone stattfindenden Stoff· und Wärmeaustausch bestimmt wird, wozu die Anordnung der unterschiedlichsten Mischvorrichtungen vorgesehen ist, denen teilweise Scherelemente vorgeschaltet sind.It is known that the homogeneity of the plastic melt is determined by the substance and heat exchange taking place at the end of the metering zone, for which purpose the arrangement of the most diverse mixing devices is provided, which are partly preceded by shearing elements.

So ist zur Verarbeitung von ihermoplastischen Kunststoffen auf Spritzgießmaschinen aus der DE OS 2529.707 eine axial verschiebbare Piastizierschnecke und eine in der Meteringzone vor der Rückstromsperre angeordnete Mischvorrichtung, bestehend aus Scherelement und Mischteil bekannt, die zum thermischen Homogenisieren der Kunststoffschmelzo dient. Im Bereich der Schneckenspitze ist der Durchmesser des Plastizierzylinders größer als der Nenndurchmfisser der Piastizierschnecke ausgebildet. Vor der Rückstromsperre sind in Fließrichtung der Kunststoffschmelze betrachtet, austauschbare zylindrische, konische oder längspiofilierto Scherteile angeordnet. Die Scherteilo sollen bewirken, daß t,ich während des Piastiziervorganges ein Scherspalt von zunehmender Länge bildet und die Kunststoffmasse einet zunehmenden Schererwärmung ausgesetzt wird. Die Länge des Scherteiles und die Schorspaltweite können durch den Austausch von Schnecken- und Scherteilelementen verändert werden. Ebenso ist es möglich, im Anschluß an das Scherteil eine Kombination von Mischteilen und/oder die Anordnung der Rückstromsperre vorzusehen. Mit dieser in der Meteringzon -s angeordneten Mischvorrichtung ist ohne eine Verlängerung der Piastiziereinheit bzw. eine Zwischenverarbeitungsstufe die Direktverarbeitung und Einfärbung von Kunststoff-Primarmaterialien bzw. Kunststoff-Regeneratgemischen nicht möglich. Das liegt darin begründet, daß wohl ein ausreichender Temperaturaustausch erfolgt, jedoch keine ausreichende mechanische Homogenisierung (Stoffaustauscui stattfindet. Ferner ist die Verarbeitung von temperaturempfindlichen Kunststoffen durch die Zunahme der Scherspaltlängo und die daraus resultierende hohe Schererwärmung nicht oder nur bedingt möglich.Thus, for the processing of thermoplastics on injection molding machines from DE OS 2529.707 an axially displaceable screwdriver and a arranged in the metering zone before the backflow valve mixing device consisting of shear element and mixing part known which serves for the thermal homogenization of Kunststoffschmelzo. In the area of the screw tip, the diameter of the plasticizing cylinder is larger than the nominal diameter of the plastication screw. Prior to the backflow preventer, viewed in the flow direction of the plastic melt, interchangeable cylindrical, conical or longitudinally spooled shear parts are arranged. The Scherteilo to cause that t, I forms a shear gap of increasing length during the Piastiziervorganges and the plastic mass is subjected to increasing shear heating. The length of the shearing part and the gap width can be changed by exchanging screw and shearing elements. It is also possible to provide a combination of mixing parts and / or the arrangement of the return flow lock following the shearing part. With this in the Meteringzon -s arranged mixing device, the direct processing and coloring of plastic primary materials or plastic Regeneratgemischen is not possible without an extension of the Piastiziereinheit or an intermediate processing stage. This is due to the fact that there is sufficient temperature exchange, but not sufficient mechanical homogenization (Stoffaustauscui takes place .. Furthermore, the processing of temperature-sensitive plastics by the increase in Scherspaltlängo and the resulting high shear heating is not or only partially possible.

Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Kombinationsmöglichkeiten von Schcrteilen und Mijchteilen stark eingeschränkt sind So ist es ι. B. nicht möglich, durch den unterschiedlichen Nenndurchmesser des Mischteils und der Pldstizierschnecko, das Mischteil vor das Scherteil zu setzen, bzw. eine Wiederholung der Kombination von Scherteil und Mischteil bzw. umgekehrt vorzunehmen.Another disadvantage of this solution is that the possible combinations of Schcrteilen and Mijchteilen are severely limited So it is ι. B. not possible to set by the different nominal diameter of the mixing part and the Pldstizierschnecko, the mixing part in front of the shearing, or make a repetition of the combination of shearing and mixing part or vice versa.

Fur die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen auf Extrusionsanlagen ist in der DE OS 2327.54C eine in der Meteringzone angeordnete Mischvorrichtung beschrieben. Ohne eine geometrische Vergrößerung der Mischzone soll damit eine Verbesserung der Mischintonsität gegenüber bekannten Lösungen e^rreicht werden. Vor der Mischvorrichtung ist ein nicht näher beschriebenes Scherteil angeordnet, daß in seinem konstruktiven Aufbau kompliziert gestaltet ist. An das Schorteil schließt sich die Mischvorrichtung on, die aus einer koaxial zur Plastizierschnecko angeordneten frei drehbaren Mischhülse besteht, die mehrere mit üurchbrüchci versehene und über Buchsen miteinander verbundene Stausrheiben besitzt. Jode Buchse bildet mit dem Plastizierzylindur eine äußere Kammer und mit der Schneckenwelle eine innere Kammer. Nach der Beschreibung ist es auch möglich, die Mischhülse mit einoi gegenüber der Plastizierschnccko unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit anzutreiben.For the processing of thermoplastics on extrusion plants, a mixing device arranged in the metering zone is described in DE OS 2327.54C. Without a geometrical enlargement of the mixing zone, an improvement of the mixed intonation over known solutions e ^r should be achieved. Before the mixing device, a shear part not described in detail is arranged that is designed complicated in its structural design. At the Schorteil the mixing device closes on, which consists of a coaxial with the plasticizing Schnecko arranged freely rotatable mixing sleeve, which has several üurchbrüchci provided with each other and jacks connected to each other Stausrheiben. Jode socket forms with the plasticizing cylinder an outer chamber and with the worm shaft an inner chamber. After the description, it is also possible to drive the mixing sleeve with einoi compared to the plasticizing different angular velocity.

Der Nachteil dieser Lösung besteht in dom hohen konstruktiven und technologischen Aufwand füi die Herstellung der Mischhülse und dr.s Schofteils. Ferner ist boi notwendigem Material- und Farhwechsol der zu verarbeitenden Kunststoffe eine sehr aufwendige Demontage, Reinigung und Mo.itiigo der gesamten Mischvorrichtung notwendig, da '.lie inneren Mischkammern sonst nicht zugängig sind.The disadvantage of this solution is dom in high constructive and technological effort for the production of the mixing sleeve and dr.s Schofteils. Furthermore, boi necessary material and Farhwechsol the plastics to be processed a very expensive disassembly, cleaning and Mo.itiigo the entire mixing device is necessary because '.lie inner mixing chambers are otherwise not accessible.

Beide beschriebenen Losungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß durch die Mischvorrichtung gegenüber dom Schertoil und dom in dor Meteringzone ausgefüllten Gangvolumun dor Plnstiziorschnocke eine erhebliche Volumonzunahme und damit verbunden eine starke Dekompression der Kunststoffschmolzo orf.ilgt, durch die eine bessere thermische Homogeivsierwirkung, jedoch koine wesentliche Beeinflussung dor mechanischen Homogenitat erreicht wird. In der Zeitschrift Kunsts;offo Heft 6 von Ί973 S. 355ff. sind allgemeine Erfahrungen über den Einsatz von Mischteilen dargestellt, die sich auf die Polyolefinvor.iiboüung auf Extrudern beziehen, oio auch auf ein Ringspalt-Lückenmischtoil eingegangen wird. Dieses Mischtoil wird auf eine sogenannte Schäftschnecke aufgesetzt und besteht aus einem einstuckigon Teil, das eine Lange von 2 bis 3D besitzt, hei dem abwechselnd ein Schorring und ein Mischring am Außonumöng eingearbeitet sind. Dieses Mischtt'il wird 3 bis 5D vor dem Schneckenondc eingebaut. Zwischen dom Ringspal'-Luckenmischtoil und der Schnockenspitzo sind dann nochmals aufschiebbaro Schneckonsegmente angeordnet, die das Ende de^r Meteringzone bilden. Der Nachteil dieser Losung besieht darin, daß das oinstuckige Ringspalt-Luckonmiechteil in Abhängigkeit vom zu vorarbeitenden Material iiur komplett ausgewechselt werden kann. Für spozifischo Verarboitungsaufyabon besteht koine Vyrialio.'ismogiichkoit hinsichtlich dor Gestaltung und Anordnung dor Scharteile und Mischte-'o untereinander So befinden sich z. B. zwischen Mischring und Scherring verhältnismäßig große Verweilzonen, in denen wiederum eine Dekompression erfolgt, die weder zur Verbesserung dor thermischen noch dor mechanischen Homogenitat dor Kunststoffschmolzu beiträgt. Die Diroktvorarboitung von Rogencrat odor die Ditekteinliirbiing von Primärinatcrial ist. infolge dor nur ungenügend erreichten mechanischen Homogenität bei normaler Lange dei Plastizieieinhoit, nicht möglichBoth solutions described have the common disadvantage that orf.ilgt by the mixing device against Dom Schertoil and dom in the metering zone filled Gangvolumun dor Plnstiziorschnocke a significant Volumonzunahme and associated a strong decompression of Kunststoffschmolzo, by the better thermal Homogeivsierwirkung, but koine significant influence dor mechanical homogeneity is achieved. In the journal Kunsts; offo issue 6 of Ί 973 p. 355ff. general experience on the use of mixing parts, which relate to the polyolefin pre.iiboüung on extruders, oio is also discussed on an annular gap-gap mixing. This Mischtoil is placed on a so-called worm screw and consists of a einstuckigon part, which has a length of 2 to 3D, in which alternately a Schorring and a mixing ring on Außenonumöng are incorporated. This mixing valve is installed 3 to 5D in front of the Schneckenondc. Between dom Ringspal'-Luckenmischtoil and Schnockenspitzo are then arranged again aufschiebbaro Schneckonsegmente forming the end of de ^r metering zone. The disadvantage of this solution is that the oinstuckige annular gap Luckonmiechteil can be completely replaced depending on the material to be processed iiur. For spozifischo Verarboitungsaufyabon koine Vyrialio.'ismogiichkoit with regard to the design and arrangement of the Scharteile and Mischte-'o with each other So z. B. between mixing ring and shear ring relatively large retention zones in which in turn a decompression takes place, which contributes neither to improve dor thermal nor dor mechanical homogeneity dor Kunststoffschmolzu. The Diroktvorarboitung of Rogencrat odor Ditekteinliirbiing of Primärinatcrial is. as a result of insufficiently achieved mechanical homogeneity at normal length of plasticity, it is not possible

ZIuI the invention

Ziol 'ler Erfindung ist es, den technisch -ökonomischen Aufwand heim Homogonisiüion und/oder direkten Einfärben von Kunststoff He(i:?nei.ii(|(!inischen und Kunststoff-Primarmatcrialion /u reduzieren und gleichzeitig dio thermische und inur.lianischi! Homooonilat der KunMstoffschmel/o zu verbessern.Ziol 'ler invention is to reduce the technical-economic effort Homogonisiüion home and / or direct coloring of plastic He (i:? Nei.ii (| (! In! And plastic Primarmatcrialion / u and at the same time dio thermal and inur.lianischi! Homooonilate of Kunmstoffschmel / o to improve.

Dailegung of Woieno the invention

Aufgabe dei l'ifinduiii) ist es, einu universell einset/bam Plasti.'iorschnot.ko und eine Mischvorrichtung zu entwickeln, die in einer Veraibeitun(|'jstufe unter l*ijibehnltung <>doi lledu/ierung der nurmalen l.anye dor Piiiiti/ieroinhoii das Plasti/ioron und Homogenisieren unii/odcr direkte Einfarbe ι von l'rimnr- und Sokundarkunststoffniiiterinlicn ermöglicht.The task of the invention is to develop a universal use of a plastic and a mixing device which, in a disinfection stage, is designed to liberate only the primary l.anye dor Peiiiti / ieroinhoii the Plasti / ioron and homogenizing unii / direct direct color of l'rimnr- and Sokundarkunstoffniiitinlicn allows.

Erfindungsgemäß wird cue Aufgabe dadurch gelöst, daß die Meteringzcne der Piastizierschnecke um mindestens 2D gekürzt ist und in diesem Bereich ve r der Schneckonspitze die Mischvorrichtung angeordnet ist. Die Mischvorrichtung bestent aus mehreren abwechselnd und untereinander beliebig austauschbaren, separaten., an sich bekannten Scherringen und Mischteilen. Jedes Mischteil ist aus zwei M'schscheiben zusammengesetzt, die am Umfang verteilt axial gerichtete Aussparungen besitzen. Die zwischen den Aussparungen befindlichen Siege sind in Achsrichtung geneigt, wobei die Mischscheiben axial paarweise so zueinander angeordnet sind, daß sio am Umfang gegenüber dem Piastizierzylinder einen dreieckförmigen Ringkanal bilden und radial so versetzt angeordnet sind, daß jedem Steg eine Aussparung gegenüberliegt. Die Kerndurchmesser der Mischscheiben und der Scherringe entsprechen dabei dem Kerndurchmesser der Piastizierschnecke in der Meteringzone, während der Außendurchmessor der Mischscheiben dem NennduK.hmesser der Plastizierschnecke entspricht. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzen die Scherringe einen konstanten Scherspalt zum Piastizierzylinder, wobei der Einlaufwinkei größer als der Auslaufwinke! ist. Zwischen zwei benachbarten Mischteilen ist jeweils ein Distanzring angeordnet, dessen Außendurchmesser ebenfalls dem Kerne¹ jrchmcssnr der Plastizierschnecke in der Meteringzone entspricht.According cue object is achieved in that the Meteringzcne the Piastizierschnecke is shortened by at least 2D and in this area ve r the Schneckonspitze the mixing device is arranged. The mixing device consists of several alternately and interchangeable with each other, separate., Known shear rings and mixing parts. Each mixing part is composed of two M'schscheiben having circumferentially distributed axially directed recesses. The victories located between the recesses are inclined in the axial direction, wherein the mixing discs are arranged axially in pairs so that sio form a triangular annular channel on the circumference with respect to the Piastizierzylinder and are arranged radially offset so that each ridge facing a recess. The core diameters of the mixing disks and the shear rings correspond to the core diameter of the plastication screw in the metering zone, while the outer diameter of the mixing disks corresponds to the nominal thickness of the plasticizing screw. In a further embodiment of the invention, the shear rings have a constant shear gap to Piastizierzylinder, wherein the Einwinwinkei greater than the outlet angle! is. Between two adjacent mixing parts a spacer ring is arranged in each case, whose outer diameter also corresponds to the cores ¹ jrchmcssnr the plasticizing screw in the metering zone.

Es ist ferner günstig, wenn die Einzugszone tief geschnitten ist und die Gangsteigung der Schneckenstege über die gesamte Schneckenlange kleiner als 1 D ist. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäß angeordneten Mischvorrichtung besteht darin, daß damit erstmals die Direktverarbeitung und -einfärbung von Kunststoff-Regeneratgemitxhen und Kunststoff-Primärmnterialien auf Spritzgießmaschinen mit normaler Länge der Piastiziereinheit ohne eine Verlängerung bzw. einen Austausch bzw. ohne eine zusatzliche Zwischenverarbeitungsstufe möglich ist. Wesentliche Voraussetzung für die Erreichung dieses Ergebnisses war dabei, daß neben der thermischen auch die mechanische Homogenität der Kunststoffschmelze in der Meteringzone entscheidend verbessert wird. Die gewählte universelle Anordnung von Scherteilen und Mischteilen einerseits sowie die gering gehaltene Dekompression durch die konstruktive Ausbildung der Mischvorrichtung andererseits gewährleisten in einem relativ kurzen Schneckenabschnitt am Ende der Meteringzone sowohl die thermische als aurh die mechanische Homogenität der Kunststoffschmclze. Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Mischvorrichtung weicht von den bekannten Varianten insofern ab, daß der von der Schnecke aufgeschmolzene Massestrang sowohl durch die Scher- als auch durch die Mischteile einer intensiven Homogenisierung ausgesetzt wird, ohne daß es dabei zu einer zusätzlichen Materialanhäufuny bzw. Druckentlastung und thermischen Schädigung des Materials kommt. Dabei sorgen dio Scherelemente für einen größeren Zerteileffekt der Kunststoffschmelze, der die mechanische Homogenisierung der Faibanteilti bewirkt, und einen geringeren Verteileffekt. Durch die Mischscheiben kommt us durch die Aufteilung dos Schmelzestromes, der örtlich versetzt wieder zusammengeführt wird, zu einem größeren Verteiloffekt und einem geringeren Zerteileffekt, wodurch der thermische Ausgleich bewirkt und in geringerem Maße die mechanische Homogenität beeinflußt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die bequeme und schnelle Auswcchselmöglichkeit von Scherringen und Mischteilen sowie deren gute Reinigungsmöglichkeit bei Material- und Farbwechsel.It is also advantageous if the feed zone is cut deep and the pitch of the screw flights over the entire length of the screw is less than 1 D. The essential advantage of the mixing device arranged according to the invention is that for the first time the direct processing and coloring of plastic Regeneratgemitxhen and plastic primary materials on injection molding machines with normal length of the Piastiziereinheit without an extension or an exchange or without an additional intermediate processing stage is possible. An essential prerequisite for the achievement of this result was that in addition to the thermal and the mechanical homogeneity of the plastic melt in the metering zone is significantly improved. The chosen universal arrangement of shearing parts and mixing parts on the one hand and the low-level decompression through the structural design of the mixing device on the other ensure in a relatively short screw section at the end of the metering zone both the thermal and aurh the mechanical homogeneity of Kunststoffschmclze. The mode of action of this mixing device according to the invention differs from the known variants in that the mass strand melted by the screw is subjected to intense homogenization both by the shearing and by the mixing parts, without any additional material accumulation or pressure relief and thermal damage the material is coming. The shearing elements cause a larger dicing effect of the plastic melt, which causes the mechanical homogenization of the Faibanteilti, and a lower distribution effect. Due to the division of the melt stream, which is brought together again in a displaced manner, the mixing disks result in a larger distribution effect and a smaller dicing effect, which causes the thermal compensation and, to a lesser extent, influences the mechanical homogeneity. Another important advantage is the convenient and fast possibility of changing shear rings and mixing parts as well as their good cleaning options for material and color changes.

AusführungsbelspiolAusführungsbelspiol

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel naher erläutert. l;i tion zugehörigen Zeichnungen sind dargestellt:The invention will be explained in more detail below in an embodiment. The corresponding drawings are shown:

Fig. 1: Plasti/ieischnecke mit MischvorrichtungFig. 1: Plasti / ieischnecke with mixing device

Fig. 2: Scherring als vergrößertes Einzelteil im LängsschnittFig. 2: Scherring as an enlarged item in longitudinal section

Fig. 3: Mischscheibe in der Vordcrans'jhtFig. 3: mixing disk in the front crans'jht

Fig.4. Mischschuibc in der Seitonansicht im LängsschnittFigure 4. Mischschuibc in the side view in longitudinal section

Fig. 6: Drau'sicht auf zwei paarweise angeordnete Mischteilo mit Strömungsverlauf der Schmelze.Fig. 6: View of two pairs arranged Mischteilo with flow of the melt.

In Figur 1 sied dio oifiridungsgemäßo Plastizioischnecke 2 und die Mischvorrichtung, die in einem Piastizierzylinder 1 allgemeine! sind, erkennbar. A»> Fnrin dnr Plasti/inrschnorke bnfindnl sirh rtin Sciüiecke.'ispiiiG 3 mii der Ruckstromsperre, diu nicht naher dargestellt wurde. Vor dor Schneckenspitze 3 endet dio Moteringzono M der Plastizierschnecke 2. In einem Bereich von mindestens 2D sind am Ende der Meteringzono fvi keine Schneckenstege 14 mehr vorhanden, wobei mit D der Nenndurchnit:?scr der Plar.^jicri· nnocko 2 bezeichnet ist. Dafür ist in diesem Boroich die Mischvorrichtung angeordnet, die aus nbwi'ch:,cl.^ri'i und untereinander beliebig austauschbaren, separaten, an sich bekannten Scherrinyen δ un:i iMiscfitoücü G besteht. Dio Scliorringo D und ^io Mischteilo 6 werden einzeln auf einen Schaft 4 aufgesteckt, der Bestandteil dor Plasti/ierschnccke 2 oder de' Sclineckonspitzo 3 ist. Jodes Mischtoil 6 ist aus zwei Mischscheiben 7 zusammengesetzt, die spe/ifischi! Merkmale besitzen. So sind in dio Mischsenoiben am Umfang vorteilt axial gerichtete Aussparungen 8 eingearbeitet, /wischen denen sich Stege 13 befinden, dio in Achsrichtung geneigt sind (Fiji. 3 und 4). Diu Mischst heibon werden axial paaiwoiso so zueinander angooidnet, daß sie em Umfang gegenüber dem Plnstizlcrzylindor 1 oinon droieckformiyon lÄingkiiiiiil 10 bilden (Fig. 1). Radial wordon sio hingegen so vorsol/i /ueiiiuiiuui änü<:ur;!r;c!, "»" jc'Je¹" S'«y 1.1 nine Aussparung H gegenüberliegt (Fig. 5). Bei dor in Figur D dsrgestolllun Draufsicht auf zwei paarweise angeordnete Mischtoilo ö WU r dt! diu a χ ι.ili! Stiomu ngs vor lauf dor Kunststoffschmol/o als Stromfadon 15 eingezeichnet. Dio Kunst stoff schmelze strömt zunächst durch du; Aussparung 8 der oisten Mischsclieibo 7 auf einen Slog 13 und wird über dessen in Achsrichtung geneigte I lache und die in Stromungsrichtung vorhandenen Froiraumo auf die bonnr.hbarton Aussparungen 8 in der zweiten Misthscheibo 6 verloilt Danach (((!langt dor Massostrom in oinon Ringkanal, der durch !lon Distanzring 9 gegenüber dom Plasti/ier/ylindor 1 gebildet wird, wodurch eine Vereinigung dor einzelnen Toilstfomo orfolgt. Gleich darauf wiederholt sich der Imschni'beni· Vndeilvorgang. Neben dor axialen Vorteilung des Massestromes findet ubor dio Ringkanalo, dio von don DisKin/ringnn 9 gebildet wordon und über die droieckformigon Ringkunäle 10, die vom den paa(wcise anyeordnoton Mischscheiben 7 gebildet wordon, sowie die Rotationsbewegung dor Mischteilo 6, die drohfest mit dor Plastiziorschnecke 2 vi'f blinden sind, oino (iidialo VoMoiliing bzw. Vormischung stall. Durch dio besondere Ausbildung und Anordnung der Misthscheibon 7 kommt o>> dabei in ilen Gren/borcichon zu oinor Überlagerung dor Axialstromuny und der Radialströmung, die oinon f usat/lichüM Mischeffekt bowi(kt. Din ZeMoilun;) dos Massoslromos durch dio Schcrringo 5, ('ie don paarwuisc iingüoidnntmi Mischtoilen vor und nachgooidno! sind, ist an sich bekannt und wird an dieser Stelle nicht naher erläutert.In Figure 1 sied oifiridungsgemäßo Plastizioischnecke 2 and the mixing device in a Piastizierzylinder 1 general! are, recognizable. In the case of Plasti / Schnorke, we are not aware of the fact that we have not shown it in more detail. In front of the screw tip 3, the motering zone M of the plasticizing screw 2 ends. In a region of at least 2D, there are no more screw flights 14 at the end of the metering zone fvi, where D denotes the nominal diameter: ρ scr of the plane jicrialnocko 2. For this purpose, in this Boroich the mixing device is arranged, which consists of nbwi'ch:, cl. ^r i'i and interchangeable with each other, separate, known Scherrinyen δ un: i iMiscfitoücü G exists. Dio Scliorringo D and mixed components 6 are individually attached to a shaft 4, which is part of the plasticizer 2 or de Sclineckonspitzo 3. Jodes Mischtoil 6 is composed of two mixing disks 7, which spe / ifischi! Own features. Thus, in the case of mixing shafts, axially directed recesses 8 are incorporated on the circumference, / wheres there are webs 13 which are inclined in the axial direction (FIGS. 3 and 4). The mixed heibons are axially adjacent to each other in such a way that they form a circumference opposite the plane cylinder 1 oinon droieckformiyon lÄingkiiiiiil 10 (FIG. 1). Radial wordon sio, on the other hand, is so vorsol / i / ueiiiuiiuui änü <: ur;! R; c !, ""jc'Je ¹ "S '" y 1.1 is opposite to the recess H (Figure 5) Top view of two paired mixing valves in front of the plastic molten material drawn as stream filament 15. Dio plastic melt initially flows through the recess 8 of the outlet mixing conveyor 7 onto a log 13 and passes over its axis, which is inclined in the axial direction, and the froiraumo present in the direction of flow, to the bonnr.hbarton recesses 8 in the second manure sheath 6 Thereafter, the mass flow arrives in oinon ring-channel, which passes through the spacer ring 9 opposite dom Plasti / This is followed by a repetition of the snaking process, in addition to the axial predisposition of the mass flow, there is formed the ring channel and the ring and the ring about the droieckformigon Ringkunäle 10 Wordon formed from the paa (wcise anyeordnoton mixing plates 7, as well as the rotational movement dor Mischteilo 6 drohfest with dor Plastiziorschnecke 2 vi'f blind are Oino (iidialo VoMoiliing or premix stall. Owing to the special formation and arrangement of the mudshield 7, there is an overlapping of the Axialstromuny and the radial flow in the Groen / borcichon, the oinon fusat / michm mixing effect bowi (kt. Din ZeMoilun;) dos Massoslromos by the Schcrringo 5, (The two pairs of mixed hairs before and aftergooidno are well known and will not be explained here.

Diese Anordnung gewährleistet auf kleinstem Raum, bezogen auf die Schneckenlänge, die wiederholte Verteilung und ZertuMung des Massestromes und damit dessen intensive mechanische und thermische Homogenisierung. In Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Kunststoffmaterial und der gewünschten Farbe des Endproduktes ist die direkte Verarbeitung und Einfärbung von Kunststoft-Primärmaterial und Kunststoff-Regeneratgemischen auf Spritzgießrnaschinen mit einer normalen Länge der Piastiziereinheit von 2OD, ohne eine Verlängerung bzw. ohne eine vorgelagerte Verarbeitungsstufe, möglich. Der Kerndurchmesser der Mischscheiben DK7 und der Kerndurchmesser der Scherringe DK5 entsprechen beide dem Kerndurchmesser der Piastizierschnecke DK 2 in der Meteringzone M, während der Außendurchmesser der Mischschciberi DA 7 dem Nenndurchmesser (D) der Piastizierschnecke 2 entspricht. Die Scherringe E· besitzen einen konstanten Scherspalt 11 zum Piastizierzylinder 1.This arrangement ensures in the smallest space, based on the screw length, the repeated distribution and certification of the mass flow and thus its intensive mechanical and thermal homogenization. Depending on the plastic material to be processed and the desired color of the final product, the direct processing and coloring of plastic primary material and plastic regenerate mixtures on injection molding machines with a normal length of the 2OD plastification unit, without an extension or without an upstream processing stage, is possible. The core diameter of the mixing disks DK7 and the core diameter of the shear rings DK5 both correspond to the core diameter of the plastication screw DK 2 in the metering zone M, while the outside diameter of the mixing bush DA 7 corresponds to the nominal diameter (D) of the plastification screw 2. The shear rings E · have a constant shear gap 11 to the Piastizierzylinder first

In praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, daß es günstig ist, wenn der Einlaufwinkel α in den Scherspalt 11 des Scherringes 5 größer ist als der Auslaufwinke! β {l^:ig. 2). Ebenfalls ist es günstig, wenn zwischen zwei benachbarten Mischteilen 6 ein Distanzring 9 angeordnet ist, dessen Außendurchmesser DA9auch dem Kerndurchmesser der Plasti'ierschnecke DK 2 in der Metering/one M entsprechen muß. Dadurch, dafi die Kerndurchmesser der Scherringe 3K5undder Mischschoiben DK/sowie der Außendurchmesser der Distanzringe DA9 den Kerndurchmesser der Plasti;:ierschnecke DK2 am Ende der Meteringzone M entsprechen, findet vor der Schneckenspitze 3 keine bzw. nur eine geringe Dekompression über die Mischteile 6 statt, was wesentlich zur mechanischen Homogenisierung der Kunststoffschmelze beiträgt. In Abhängigkeit von der erreichten mechanischen oder thermischen Homogenität dr^r Kunststoffschmelze an der SchneckenspiUe 3 kann die Anzahl der Scherringe 5 und der Mischteile 6 erweitert und/oder untereinander beliebig variiert werden. Dazu werden ledig^h auf den Schaft 4 weitere Scherringe 5 oder Mischteile 6 aufgesteckt, nachdem zuvor ein nicht näher dargestelltes Schneckengangsegmentausder Meteringzone M entfernt wurde. Die Scher ing·= 5, die Mischteile 6 und die Distanzringe 9 sind drehfest über eine Paßfeder 12 mit dem Schaft 4 verbunden.In practical experiments it has been found that it is advantageous if the inlet angle α in the shear gap 11 of the shear ring 5 is greater than the outlet angle! β {l ^: ig. 2). It is also advantageous if between two adjacent mixing parts 6, a spacer ring 9 is arranged, the outer diameter DA9auch also must correspond to the core diameter of Plasti'ierschnecke DK 2 in the metering / one M. Because the core diameter of the shear rings 3K5 and the mixing disks DK / and the outer diameter of the spacer rings DA9 correspond to the core diameter of the plastic screw DK2 at the end of the metering zone M, no decompression or only a slight decompression over the mixing parts 6 takes place in front of the screw tip 3. which contributes significantly to the mechanical homogenization of the plastic melt. Depending on the achieved mechanical or thermal homogeneity dr ^ r plastic melt on the SchnecksenspiUe 3, the number of shear rings 5 and the mixing parts 6 can be expanded and / or varied among themselves. For this purpose, further shearing rings 5 or mixing parts 6 are attached to the shank 4 only after a helical gear segment of the metering zone M, not shown in greater detail, has been removed. The shear ing = 5, the mixing parts 6 and the spacer rings 9 are rotatably connected via a feather key 12 to the shaft 4.

Din tief geschnittene Einzugszone der Piastizierschnecke 2 und die Gangsteigunci der Schneckenstege 14 von kleiner als 1 D übar die gesamte Schneckenlänge gewährleisten ein gleichmäßiges Einziehen und eine gute Platzierung von geometrisch regelmäßigen Primär- und Granulaten als auch von geometrisch ungleichmäßigem Splittergranulat. Die Direktverarbeitung und •einfärbung oinor Vielzahl von Kunststoffmatenalior., z. B. PE, PS, PP, ABS, SAN, PPO, PA, CA usw. ist mit der erfindungsgcmäßen Piastizierschnecke und Mischvorrichtung auf Spritzgießmaschinen möglich.The deep-drawn feed zone of the plastification screw 2 and the gangway of the screw flights 14 of less than 1 D the total screw length ensure a uniform intake and a good placement of geometrically regular primary and granules as well as geometrically uneven granules of splinters. The direct processing and • coloring oinor variety of Kunststoffmatenalior., Z. As PE, PS, PP, ABS, SAN, PPO, PA, CA, etc. is possible with the erfindungsgcmäßen Piastizierschnecke and mixing device on injection molding machines.

Claims

1. A plasticizing screw and mixing device for the direct processing and coloring of plastic regenerating mixtures and plastic primary materials on normal length injection molding machines, where the plastification screw consists of a feed zone, a compression zone and a metering zone and in the metering zone in front of the screw tip the mixing device consisting of shearing element and mixing part, is arranged, characterized in that

- The metering zone (M) is shortened by at least 2 D, in this area in front of the screw tip (3), the mixing device is arranged, consisting of several alternately and interchangeable with each other, separate, known shear rings (5) and mixing parts (6) consists,

- Each mixing part (6) of two mixing discs (7) composed distributed on the circumference have axially directed recesses (8), the between the recesses (8) located webs (13) are inclined in the axial direction, wherein the mixing discs (7) axially arranged in pairs to each other umind that they form a triangular annular channel (10) on the circumference opposite the Piastizierzylinder (1) and are arranged radially offset so that each web (13) opposite to a recess (8) and

- The core diameter of the Misnhscheiben (DK 7) and the shear rings (DK 5) corresponds to the core diameter of the plastication screw (DK2) in the Meieringzone (M) and the outer diameter of the mixing disks (DA7) the nominal diameter of the plastication screw (D).

2. Piastizierschnecke and mixing device according to claim 1, characterized in that the shear rings (5) have a constant shear gap (11 / to the Piastizierzylinder (1) and the inlet angle (α) is greater than the outlet angle (β).

3. Piastizierschnecke and mixing device according to claim 1 and 2, characterized in that between two adjacent mixing parts (6) each have a spacer ring (9) is arranged, whose outer diameter (DA9) corresponds to the core diameter of the plastication screw (DK2) in the metering zone (M) ,

4. Piastizierschnecke i.md mixing device according to claim 1 to 3, characterized in that the feed zone is deeply cut and the pitch of the screw flights (14) over the entire screw length is less than 1 D.