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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Spritzvorrichtungen und insbesondere
eine plastizierende Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke, die
einen Durchmesser von wenigstens 100 mm besitzt und zum Verpressen unter
Erweichen von lange Glasfasern enthaltenden Pellets geeignet ist.
Die Spritzvorrichtung kann größere Spritzgusserzeugnisse
wie beispielsweise Kraftfahrzeugteile gleichförmig und effizient herstellen.
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Diese
Anmeldung basiert auf JP 2003-87161-A, die hiermit durch Literaturhinweis
eingefügt
ist.
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Im
Stand der Technik werden beim Formen von mit langen Glasfasern verstärktem Harzmaterial
durch eine gewöhnliche
plastizierende Spritzvorrichtung Fasern gebrochen, wesalb die dem
Material zugedachten Eigenschaften nicht erzielt werden können. Deshalb
ist eine plastizierende Spritzvorrichtung, die einen Schneckenkopf
mit einem den Rückfluss
verhindernden Ring besitzt, geschaffen worden, wie sie in
JP 6-246802-A beschrieben
ist, um mittels eines verbesserten Schneckenkopfs ein Brechen von
langen Fasern zu verhindern (
JP
6-246802-A ).
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Bei
der aus
JP 6-246802-A bekannten
plastizierenden Spritzvorrichtung, die in den
5 und
6 gezeigt
ist, ist durch einen hohlen Heizzylinder
12, einen auf
der rückwärtigen Seite
eines Schneckenkopfs
20 vorgesehenen Schaft
24,
eine der rückwärtigen Seite
des Schafts
24 vorgesehene Wehrplatte
22, die
als Ventilsitz dient, und eine ringförmige Sperre
26, die
am Umfang des Schafts
24 verschieblich angebracht ist,
um sich zwischen dem Schneckenkopf
20 und der Wehrplatte
22 in
dem Raum zwischen dem Schaft
24 und dem Heizzylinder
12 hin-
und herbewegen zu können,
ein Pfad
34 für
geschmolzenes Harz definiert.
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Die
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad 34 für geschmolzenes
Harz, der von der Wehrplatte 22 zum Schneckenkopf 20 führt, nicht
in einem spitzen Winkel gebogen ist, dass das Verhältnis der Weite
des Pfads 34 in der zur Fließrichtung senkrechten Richtung
zum Schneckendurchmesser im Bereich von 8 bis 20 % liegt, dass das
Verhältnis
des Freiraums zwischen der Wehrplatte 22 und dem Heizzylinder 12 zum Schneckendurchmesser
im Bereich von 4 bis 10 % liegt und dass in den Pfad 34 für geschmolzenes
Harz hervorstehende Abschnitte der oben genannten Bestandteile in
Fließrichtung
abgerundet sind, wobei der Radius eines abgerundeten Abschnitts
wenigstens 0,8 mm beträgt.
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Als
Nächstes
wird ihre Funktionsweise erläutert.
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Gemäß 5 werden lang gestreckte
Pellets 28, die das mit langen Glasfasern verstärkte Harzmaterial
bilden, durch den Angriff eines am Außenumfang einer Schnecke 14 vorgesehenen
Schraubengangs 32 von einer Zufuhröffnung 30 in Richtung
des Schneckenkopfs 20 zugeführt. Hierbei werden die lang
gestreckten Pellets 28 durch den Heizzylinder 12 erwärmt, so
dass sie schmelzen und dadurch weich werden, und im geschmolzenen
Zustand einer Kammer 15 am vorderen Ende des Zylinders
zugeführt,
wobei sie den Pfad 34 durchlaufen, der durch den Heizzylinder 12,
die Wehrplatte 22, den Sperrring 26 und den Schneckenkopf 20 sowie
eine Kerbe 36 (6)
definiert ist. Wenn die Zufuhr einer konstanten Menge des geschmolzenen
Harzes abgeschlossen ist, drückt
ein Pressmechanismus 16 die Schnecke 14 nach vorn.
Hierbei schließt
der Sperrring 26 den Pfad 34 zwischen der Wehrplatte 22 und
dem Heizzylinder 12, weshalb dem geschmolzenen, erweichten
Harz der Rückweg,
d. h. der Weg in Richtung der Zufuhröffnung 30, verschlossen
ist. Die zugeführten
lang gestreckten Pellets 28 werden geschmolzen und dadurch
weich gemacht, aus einer Düse
18 am vorderen Ende in eine (nicht gezeigte) Gießform gespritzt und zu der
gewünschten
Form gegossen.
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Wenn
unter Einsatz einer Spritzgussmaschine mit einer Presskraft von
1470 kN und einem Schneckendurchmesser von 50 mm mittels der plastizierenden
Spritzvorrichtung nach
JP
6-246802-A Polypropylen-Pellets, die Glasfasern mit einer
Länge von
12 mm enthalten, verpresst werden, ist die mittlere Faserlänge gegenüber der
2,5 mm betragenden mittleren Faserlänge der Glasfasern bei einer
gewöhnlichen
Plastiziervorrichtung um bis zu 6 mm größer, und wenn Polypropylen-Pellets
mit Glasfasern von 48 mm bei einem Schneckendurchmesser von 100
mm mit einer Presskraft von 7845 kN verpresst werden, um bis zu
17 mm größer als
die mittlere Faserlänge
von 4,5 mm bei einer gewöhnlichen
Plastiziervorrichtung, wobei ein Gusserzeugnis hergestellt wird,
das im Hinblick auf das mit langen Glasfasern verstärkte Harzmaterial
ausgezeichnete Eigenschaften wie beispielsweise Festigkeit, Steifigkeit,
Schlagbiegewiderstand aufweist.
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Obwohl
Polypropylen-Pellets aus mit Glasfasern von etwa 48 mm Länge verstärktem Harzmaterial verarbeitet
werden können,
ist das volumenbezogene Gewicht in Anbetracht der eigentlichen Produktion
kleiner, was im Hinblick auf die Verpackung und den Transport nachteilig
ist. Außerdem
wird die Zufuhr des Materials von der Zufuhröffnung zur Schnecke durch eine
Trichterbrücke
bewerkstelligt, so dass der normale Plastizier- und Abmessvorgang
kritisch ist, weshalb dieses Material bei der heutigen Produktion
genommen normalerweise nicht verwendet wird, sondern Pellets mit
einer Glasfaserlänge
von etwa 10 bis 12 mm werden.
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Obwohl
sich das oben Gesagte hauptsächlich
auf den Aufbau des Schneckenkopfs mit der den Rückfluss verhindernden Funktion,
um das Brechen der langen Glasfasern zu umgehen, bezieht, ist ein
wichtiger Faktor beim Schmelzen und Erweichen des Materials während der
Zufuhr des Materials von der Zufuhröffnung auch die Schneckenform
an sich.
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Beispielsweise
wird es wie in der aus
JP
6-292008-A bekannten Vorrichtung als wirksam angesehen, die
Rillenlänge
nicht kleiner als 5 mm auszulegen oder das Verhältnis der Länge (L) der Schnecke zu ihrem Durchmesser
(D) auf 7 bis 15 zu begrenzen und das Kompressionsverhältnis der
Schnecke so zu begrenzen, dass es gleich oder kleiner als 1,8 ist.
Bei jener Vorrichtung liegt das Verhältnis der Länge (L) der Schnecke zu ihrem
Durchmesser (D) zwischen 7 und 15, weshalb die Länge (Lm) des Messabschnitts
der Schnecke das 2- bis 3fache des Durchmessers (D) betragen muss
und die Länge
(Lc) ihres Kompressionsabschnitts das 3- bis 5fache des Durchmessers
(D) betragen muss, wodurch die Länge
(Lf) ihres Zufuhrabschnitts das 2- bis 7fache des Durchmessers (D)
ergibt, um das mit langen Fasern verstärkte Harz zum Erweichen zu
schmelzen.
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Hier
gibt der Zufuhrabschnitt der Schnecke mit der Länge (Lf) einen Abschnitt an
der Schneckenwurzel (Trichterseite) an, der eine tiefe Schneckenrille
aufweist und das aus dem Trichter in den Heizzylinder fallende Gießmaterial
durch die Drehung der Schnecke vorwärts transportiert, wobei die
Schneckenrille dieses Abschnitts tiefer als bei anderen Abschnitten
gehalten ist, um den Transport wirksam auszuführen. Der Kompressionsabschnitt
mit der Länge
(Lc) gibt einen Abschnitt an, in dem die Rillentiefe allmählich abnimmt
und wobei das Gießmaterial,
wenn es den Abschnitt passiert, unter Kompression erweicht wird,
weshalb Luft zwischen den Materialteilchen herausgedrückt wird
und der erforderliche Druck aufgebaut wird. Der Messabschnitt mit der
Länge (Lm),
gibt einen Abschnitt am vorderen Ende der Schnecke an, der eine konstante
Schneckenrillentiefe besitzt, wobei dieser Abschnitt zum Transport
des durch das Durchlaufen des Kompressionsabschnitts (Lc) gleichmäßig erweichten
Materials mit einer konstanten Geschwindigkeit erforderlich ist.
Nebenbei bemerkt wird das Verhältnis
des Raumvolumens der Schneckenrille am Zufuhrabschnitt (Lf) zu jenem
des Messabschnitts (Lm) als Kompressionsverhältnis bezeichnet.
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Im
Hinblick darauf, das Brechen von Fasern zu verhindern, wird es als
wirksam angesehen, unter Begrenzung der Schneckendrehzahl auf 20
bis 50 min–1 und
Begrenzung des Schneckengegendrucks auf 0 bis 5 MPa bei einer vergleichsweise
niedrigen Geschwindigkeit von 0,2 bis 1,0 m/min so wenig wie möglich des durch
eine solche Schnecke plastizierten und bemessenen Materials in eine
Form einzufüllen.
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Inzwischen
hat die Größe der Formen
beim Gießen
eines größeren Kraftfahrzeugteils
aus einem Grundmaterial für
Frontseitenmodule, Türfüllungen,
Hecktürmodule
oder derleichen in den letzten Jahren zugenommen, wobei eine groß ausgelegte
Maschine mit einer Presskraft von wenigstens 9606 kN benötigt wird und
eine Schnecke mit einem Durchmesser von wenigstens 100 mm eingesetzt
wird. Ferner führt
beim Formen durch die große
Maschine mit einem Schneckendurchmesser von wenigstens 100 mm im
Fall eines mit langen Glasfasern verstärkten Materials unter Verwendung
von Polypropylen mit einem niedrigen Fließvermögen und einer niedrigen Viskosität die Zunahme
der Scherbeanspruchung, die die wesentliche Erweiterung des Schneckendurchmessers
und der Öffnung
mit sich bringt, zu einem starken Brechen von Glasfasern, weshalb
es schwierig ist, ein Gusserzeugnis zu fertigen, das hinsichtlich
der Festigkeit, der Steifigkeit und des Schlagbiegewiderstands ausgezeichnet
ist.
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Nun
wurde festgestellt, dass bei einer Vorrichtung, die aus JP 2002-220538-A
bekannt ist, durch die Verwendung eines Polypropylenharzes mit einem
hohen Fließvermögen, bei
dem der Durchsatz von Schmelze MFR (melt flow rate) im Bereich von
100 bis 300 g/10 min liegt, als Matrix- oder Grundpolymer eines mit langen
Glasfasern verstärkten
thermoplastischen Harzes, die auf die Glasfasern einwirkende Scherbelastung abnimmt,
das Brechen (Zerschneiden) von Glasfasern auch in einer großen Maschine
wirksam verhindert wird und die physikalischen Eigenschaften gefördert werden.
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Hier
bildet der Durchsatz von Schmelze MFR einen Index für die Viskosität eines
Polymers im geschmolzenen Zustand und die Grammzahl der pro 10 Minuten
verpressten Menge des Polymers in einem zylindrischen, extrudierten
Strom auf der Grundlage von JIS K7210 (ASTEM D1238). Als Bedingung
für die
zylindrische Extrusion werden eine Testtemperatur und eine Testlast
ausgewählt,
die von den jeweiligen Polymeren abhängen. MFR wird in der Anwendung
bei einer Testtemperatur von 230 °C
und einer Testlast von 21,18 N gemessen.
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Um
ein Polypropylenharz mit einem Fließvermögen in einem solch hohen Viskositätsbereich
anwenden zu können,
wird folglich eine plastizierende Spritzvorrichtung benötigt, die
eine Schnecke oder einen Schneckenkopf mit einem den Rückfluss
verhindernden Ventil aufweist, was mit dem Verhindern des Brechens von
Glasfasern und der Gleichmäßigkeit
des Gießens
im Einklang steht.
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Wenn
das Prinzip der Schnecke oder des Schneckenkopfs nach
JP 6-246802-A oder
JP 2-292008-A , die
bereits erwähnt
worden sind, auf eine Schnecke für
eine Maschine mittlerer Größe angewandt
wird, die einen Schneckendurch messer von weniger als 100 mm aufweist,
kann das Formen problemlos vor sich gehen. Wenn das Prinzip der
Schnecke oder des Schneckenkopfs jedoch auf eine große Maschine
mit einem Schneckendurchmesser von über 100 mm angewandt wird,
entsteht insofern ein Problem, dass das Produktgewicht schwankt
und keine stetige Produktion durchgeführt werden kann, ein Fehler
im Aussehen entsprechend dem Fehler bei der Dissoziation von langen
Fasern verursacht wird und ferner die plastizierende Wirkung gering
ist, weshalb der Gießzyklus
länger
wird, was einen großen
Nachteil bei der heutigen Produktion darstellt.
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Genauer
gesagt wird dann, wenn die plastizierende Spritzvorrichtung, die
durch den bei
JP 6-246802-A gezeigten
Pfad für
geschmolzenes Harz gebildet ist, bei einer groß ausgelegten Maschine, die eine
Schnecke mit einer großen Öffnung und
einem Durchmesser von über
100 mm, besitzt, eingesetzt wird, beträgt die Weite (B) (d. h. der
Abdichtungshub) des durch die Wehrplatte
22 und den Sperrring
26 definierten Pfads
für geschmolzenes
Harz (siehe
4) in der
zur Fließrichtung
des Harzes senkrechten Richtung 8 bis 20 % des Schneckendurchmessers,
weshalb die Pfadweite (B) beispielsweise bei einem Schneckendurchmesser
von 100 mm 8 bis 20 mm, bei einem Schneckendurchmesser von 130 mm
10,4 bis 26 mm und bei einem Schneckendurchmesser von 160 mm 12,8
bis 32 mm beträgt.
Wenn ein Pfad mit einer solchen Weite (B) eingesetzt wird, nimmt
die Harzmenge, die bis zum Schließen des Sperrrings
26 und
der Wehrplatte
22 zu Beginn des Spritzens aus der Kammer
15 in
Richtung der Schnecke
14 zurückfließt, zu, wobei auch der Zeitpunkt
des Abdichtens nicht konstant ist, da er unter anderem von die Viskosität des geschmolzenen
Harzes stark beeinflusst wird. Als Ergebnis wurde festgestellt,
dass insofern ein Nachteil entsteht, dass sehr leicht Grate und
Kurzpressungen enttehen und eine stetige Produktion nicht durchgeführt wer den
kann, was für
die praktische Umsetzung ein großes Hindernis darstellt.
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Vor
allem wurde erkannt, dass es beim Formen mit einer groß ausgelegten
Maschine schwierig ist, das Gewicht des Gusses bei einem mit langen
Glasfasern verstärkten
Harzmaterial unter Verwendung von Polypropylenharz als Grundpolymer
mit einem hohen Fließvermögen, bei
dem der Durchsatz im Bereich von 100 bis 300 g/10 min liegt, gleichmäßig zu halten.
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Bei
einer plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke nach
JP 6-292008-A wird
das geschmolzene und erweichte Material, das in der Kammer abgemessen
und angesammelt worden ist, gespritzt und die Schnecke daraufhin
um einen vorgegebenen Messhub zurückgefahren. Da der durch Dividieren
des Rückfahrhubs
(S) durch den Schneckendurchmesser (D) gebildete Wert (S/D) normalerweise
im Bereich von 2 bis 5 liegt, verringert sich somit bei einer Schnecke,
deren Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts gleich dem 2–7fachen des Durchmessers (D)
beträgt,
die effektive Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts entsprechend dem Rückzug der Schnecke, weshalb
sich die Materialzufuhrfunktion verschlechtert und das folgende
Problem entsteht.
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Wenn
die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts der Schnecke kurz ist, ergibt sich nämlich das
Problem, dass sich neben der Verschlechterung des Materialtransports
die Abmesszeitperiode verlängert
und ungleichmäßig wird
(sozusagen ein Pumpphänomen),
die Produktivität
abnimmt und ein gleichmäßiges Gießen schwierig
ist. Ferner erfährt
bei einem kurzen Zufuhrabschnitt (Lf) das Pelletmaterial in der
Kompressionszone, wenn die ihm von der äußeren Heizeinrichtung zugeführte Wärme unzureichend
wird, eine große
Scherkraft, wodurch sich das Problem ergibt, dass die langen Glasfasern
zum Zerbrechen neigen und ihr Schmelzen unzureichend wird, was zu
einem Fehler im Aussehen führt,
der von einem Fehler der Dissoziation von gebündelten langen Glasfasern begleitet
ist, wobei im Extremfall ungeschmolzenes Harz in einem Gusserzeugnis enthalten
ist und sich dadurch die physikalischen Eigenschaften verschlechtern.
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Obwohl
es denkbar ist, den Schneckengegendruck oder die Schneckendrehzahl
zu erhöhen,
um diesem Nachteil zu begegnen, wie es auch in
JP 6-292008-A beschrieben
ist, nimmt dann das Brechen von langen Glasfasern zu, weshalb es
im Fall einer Schnecke mit kleinem Länge-Durchmesser-Verhältnis (L/D)
eine Obergrenze bei der Veränderung
der Gießbedingungen
durch solche Maßnahmen
gibt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine plastizierende
Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke zu schaffen, die zur Herstellung
eines großen
Spritzgusserzeugnisses als Kraftfahrzeugteil oder dergleichen aus
einem mit langen Glasfasern verstärkten Harzmaterial geeignet
ist, indem das Brechen von langen Glasfasern verhindert wird und
die Abdichtfunktion eines Sperrrings verbessert wird, indem die Plastizierfunktion
stabilisiert wird und die Form des Sperrrings und der Pfad für geschmolzenes
Harz durch richtige Bereiche gestaltet werden, indem die technischen
Abmessungen (das Verhältnis
L/D, die Länge
des Zufuhrabschnitts, die Rillentiefe usw.) einer Schnecke mit großer Öffnung (insbesondere
mit einem Schneckendurchmesser von über 100 mm) durch optimale
Werte für
mit langen Glasfasern verstärktes
Harz gebildet werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung ist es möglich,
ein mit langen Glasfasern verstärktes
Harzmaterial als Fertigprodukt zu gießen, wobei verschiedene Eigenschaften
erzielt werden, insbesondere physikalische Eigenschaften gefördert werden,
und eine sehr gleichmäßige Art
des Gießens
bei Verwendung eines mit langen Glasfasern verstärkten Polypropylenharzes mit
einem hohen Fließvermögen, bei
dem der Durchsatz von Schmelze im Bereich zwischen 100 bis 300 g/10
min liegt, als Grundpolymer zur Entwicklung eines großen Teils
für ein
Kraftfahrzeug erreicht wird.
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Die
erfindungsgemäße plastizierende
Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke umfasst eine Schnecke mit
einem Durchmesser von über
100 mm, wobei durch einen hohlen Heizzylinder, einen auf der rückwärtigen Seite
eines Schneckenkopfs vorgesehenen Schaft, eine auf der rückwärtigen Seite
des Schafts vorgesehene Wehrplatte, die als Ventilsitz dient, und
eine ringförmige
Sperre, die am Umfang des Schafts verschieblich angebracht ist,
um sich zwischen dem Schneckenkopf und der Wehrplatte in dem Raum
zwischen dem Schaft und dem Heizzylinder hin- und herbewegen zu
können,
ein Pfad für
geschmolzenes Harz definiert ist, um ein thermoplastisches Harzpellet,
das lange Glasfasern, deren Länge
gleich der Länge
des Pellets ist, enthält,
die in Längsrichtung
des Pellets ausgerichtet sind, weich zu machen und zu verpressen,
wobei das Verhältnis
der Länge
der Schnecke zu ihrem Durchmesser auf 18 bis 24 festgelegt ist,
die Länge
des Zufuhrabschnitts der Schnecke auf das 10- bis 14fache des Schneckendurchmessers
festgelegt ist, die Rillentiefe des Zufuhrabschnitts wenigstens
13 mm beträgt,
die Rillentiefe des Messabschnitts der Schnecke wenigstens 8 mm
beträgt und
die Weite des durch die Wehrplatte und den Sperrring definierten
Pfads für
geschmolzenes Harz in der zur Fließrichtung des Harzes senkrechten
Richtung auf 3 bis 6 % des Durchmessers der Schnecke festgelegt
ist.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel δ der Stirnflächen der
Wehrplatte und des Sperrrings zur vertikalen Achse auf 70° bis 90° festgelegt
ist.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich ein an der Vorderseite
des Sperrrings vorgesehener Vorsprung in eine Kerbe des Schneckenkopfs
einfügt
und sich der Sperrring beim Drehen der Schnecke mitdreht.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Sperrrings
auf das 0,3–0,4fache
des Schneckendurchmessers (D) festgelegt ist.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Grundpolymer des
mit langen Glasfasern verstärkten,
aushärtenden
Harzes durch ein Polypropylenharz mit einem hohen Fließvermögen gebildet
ist, bei dem der Durchsatz von Schmelze, im Bereich zwischen 100
und 300 g/10 min liegt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die auf die Zeichnung
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine teilweise Querschnittsansicht
einer plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke, die
eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 eine Seitenansicht einer
Schnecke der plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke, die
eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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3 eine vergrößerte Ansicht
des vorderen Abschnitts der Schnecke mit einem sich mitdrehenden Sperr ring,
die eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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4 eine vergrößerte Ansicht
des vorderen Abschnitts der Schnecke mit einem sich nicht mitdrehenden
Sperrring einer plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke
des Standes der Technik;
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5 eine bereits beschriebene
schematische Schnittansicht der plastizierende Spritzvorrichtung
mit In-line-Schnecke des Standes der Technik; und
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6 eine bereits beschriebene
vergrößerte Ansicht
eines wichtigen Abschnitts der Vorrichtung von 5.
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Der
grundlegende Aufbau der plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke,
die in den
1 bis
3 gezeigt ist, gleicht jenem
der in
5 gezeigten plastizierenden
Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke gemäß
JP 6-246802-A . Deshalb sind
an Abschnitten mit einem ähnlichen
Aufbau und einer ähnlichen
Funktion dieselben Bezugszeichen angebracht.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist
die plastizierende Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke für lang gestreckte
Pellets hauptsächlich
aus dem Heizzylinder 12, der Schnecke 14, die
sich drehen und innerhalb des Heizzylinders 12 hin- und
herbewegen kann, der Düse 18 des
Heizzylinders 12 zum Spritzen eines thermoplastischen geschmolzenen
und erweichten Harzes zwischen dem Heizzylinder 12 und
der Schnecke 14 in eine (nicht gezeigte) Gießform und
dem Schnecken-Dreh- und Pressmechanismus 16, der an derjenigen
Seite vorgesehen ist, die zur der am vorderen Ende vorgesehenen
Düse 18 entgegengesetzt
ist. Der Kopfabschnitt der Schnecke 14 ist mit einem Schneckenkopf 20 versehen,
der eine konische Form mit mehreren Kerben 36 (wovon in 5 nur ein Teil gezeigt ist),
die den Pfad 34 für
geschmolzenes Harz des Kopfabschnitts bilden, besitzt. Die Wehrplatte 22,
die als Ventilsitz dient, ist an der rückwärtigen Seite (der Seite, die
der Düse 18 entgegengesetzt
ist) angeordnet, während
die ringförmige
Sperre 26, die sich zwischen dem Schneckenkopf 20 und
der Wehrplatte 22 hin- und herbewegen kann, am Umfang des
Schafts 24 zwischen dem Schneckenkopf 20 und der
Wehrplatte 22 angebracht ist. Der obere Abschnitt des Heizzylinders 12 ist
mit einer Pelletzufuhröffnung 30 versehen,
um die lang gestreckten Pellets 28, die das mit langen
Glasfasern verstärkte
Harzmaterial bilden, zuzuführen.
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Zunächst wird
ein Merkmal des Schneckenkopfs dieser Ausführungsform der Erfindung erläutert. In dem
Pfad
34 für
geschmolzenes Harz, der nach
JP
6-246802-A gemäß der in
1 gezeigten Ausführungsform
gebildet ist, kann durch Begrenzen des Verhältnisses der Pfadweite (B)
in der zur Fließrichtung
des Harzes senkrechten Richtung zum Schneckendurchmesser (D) auf
3 bis 6 % und Bilden eines Winkels θ zwischen den Stirnflächen des
Sperrrings
26 und der Wehrplatte
22 und der vertikalen
Achse von 70° bis
90° die
Abdichtfunktion bei der Verpressung begünstigt werden, wobei verschiedene,
durch eine Langfaser-Harz-Mischung
erbrachte Eigenschaften, die für
Kunststoffe gefordert werden, beibehalten werden.
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Der
Winkel θ der
Stirnflächen
des Sperrrings 26 und der Wehrplatte 22 zur vertikalen
Achse ist im Bereich zwischen 70° und
90° gebildet,
da das geschmolzene Harz bei einem Winkel, der kleiner als 60° ist, anders
als bei einem Winkel von 70° bis
90° zum
Fließen
neigt, wobei dies insofern einen Nachteil darstellt, dass in der
Zeitspanne, bis der Sperrring 26 beim Beginn der Verpressung
schließt,
ein Rückfluss
des geschmolzenen Harzes von der Kammer 15 in Richtung
der Schnecke 14 über
den Harzfließpfad 34 entstehen
kann, wobei es um diesem Problem zu begegnen, erforderlich ist,
die Pfadweite (B) so weit zu verkleinern, bis sie gleich oder kleiner
als 3 % des Schneckendurchmessers (D) ist, womit wiederum das Brechen
von Glasfasern zunimmt. Indem durch Bilden eines Winkels θ zwischen
den Stirnflächen
des Sperrrings 26 und der Wehrplatte 22 und der
vertikalen Achse von 70° bis
90° der
Fließwiderstand
von der Kammer 15 in Richtung der Schnecke 14 erhöht wird,
kann die Stärke
des Rückflusses
in der Zeitspanne bis zum Verschließen der Pfadweite (B) durch
das Inkontaktbringen des Sperrrings 26 mit der Wehrplatte 22 verringert
und die Gleichmäßigkeit
des Gießens
gefördert
werden.
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Ferner
beträgt
die Pfadweite (B) in der zur Fließrichtung des geschmolzenen
Harzes senkrechten Richtung
3 bis
6 des Schneckendurchmessers.
Bei einem Schneckendurchmesser von 100 mm beträgt die Pfadweite (B) beispielsweise
3 bis 6 mm, bei einem Schneckendurchmesser von 130 mm 3,9 bis 7,8
mm und bei einem Schneckendurchmesser von 160 mm 4,8 bis 9,5 mm.
Indem ein solcher Bereich gebildet wird, kann ein beim Beginn der
Verpressung durch einen verzögerten
Abdichtzeitpunkt hervorgerufenes Schwanken des Gewichts des verpressten
Materials verhindert werden und das Brechen von Glasfasern begrenzt
werden, so dass eine für
die Praxis ausgezeichnete Faserlänge
erhalten bleibt. Hierbei wird hinsichtlich des Abdichtzeitpunkts
beim Plastizieren und Bemessen des Materials der Sperrring
26 in
Richtung des Schneckenkopfs
20 gedrückt, das geschmolzene Material
unter Durchlaufen des Harzfließpfads
34 der
Kammer
15 an der Vorderseite zugeführt und dabei eine vorgegebene
Materialmenge abgemessen. In einem nachfolgenden Zyklus wird das
geschmolzene Material gespritzt, wobei die Zeitspanne vom Beginn
der Verpressung bis zum vollständigen
Verschließen
des Harzfließpfads
als Ab dichtzeit bezeichnet wird. Je größer die Pfadweite (B) ist,
desto stärker
verändert
sich die Abdichtzeit, unter anderem wegen einer spürbaren Schwankung
der Harztemperatur (Viskosität
im geschmolzenen Zustand), weshalb zum gleichmäßigen Gießen eine passende Pfadweite
(B) erforderlich ist. Obwohl beispielsweise bei der Plastiziervorrichtung
für lange
Fasern nach
JP 6-246802-A die Pfadweite
(B) in der zur Fließrichtung
des geschmolzenen Harzes senkrechten Richtung 8 bis 20% des Schneckendurchmessers
beträgt,
ist im Fall einer Schnecke mit einer großen Öffnung und einem Durchmesser
von über
100 mm eine Pfadweite (B) von 3 bis 6 % geeignet. Dies bedeutet,
dass das Übersteigen
einer Pfadweite (B) von 6 % zu einer Veränderung des Abdichtzeitpunkts
und zu dem Problem, dass Kurzpressungen und Grate entstehen können und
eine stetige Produktion schwierig wird, führen kann. Umgekehrt kann dann,
wenn die Pfadweite (B) weniger als 3 % beträgt und äußerst schmal ist, das Problem
einer verlängerten
Abmesszeitperiode entstehen, wodurch die Produktivität abnimmt
und die vorgegebenen physikalischen Eigenschaften nicht erzielt
werden können.
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Unterdessen
ist den Sperrring betreffend, von dem es im Großen und Ganzen zwei Typen gibt,
wovon der eine sich beim Drehen der Schnecke nicht mitdreht und
der andere sich beim Drehen der Schnecke mitdreht, erfindungsgemäß, wie durch
3 gezeigt ist, ein sich
mitdrehender Typ konstruiert worden, bei dem Vorderseite des Sperrrings
26 mit
mehreren Vorsprüngen
26' versehen ist,
die in die mehreren Kerben
36 des Schneckenkopfs
20 passen,
wobei beim Drehen der Schnecke der Sperrring
26 gemeinsam
mit dem Schneckenkopf
20 mitgedreht wird. Da dadurch bei
einem Harzpfad
34b in der vertikalen Richtung, dessen Weite
(B) durch die Wehrplatte
22 und den Sperrring
26 begrenzt
ist, und einem Harzpfad
34a in der horizontalen Richtung,
dessen Weite (A) durch den Sperrring
26 und den Schaft
24 des
Schneckenkopfs
20 begrenzt ist, die bei der Drehung der
Schnecke auf das Harz einwirkende Scherkomponente in Drehrichtung
beseitigt ist, kann das Brechen langer Glasfasern verringert werden.
Der Grund, weshalb die Scherkomponente beseitigt werden kann, liegt
darin, dass sich der Sperrring
26, wenn er wie in
JP 6-246802-A durch
einen sich nicht mitdrehenden Typ gebildet ist, siehe
4, beim Drehen der Schnecke
kaum mitdreht und deshalb in einem Harzpfad
34b in der
senkrechten Richtung und einem Harzpfad
34a in der horizontalen
Richtung eine stärkere
Scherkomponente zwischen der Wehrplatte
22 und dem Schaft
24 des
Schneckenkopfs
20 erzeugt wird. Im Gegensatz dazu dreht
sich der Sperrring
26 des sich mitdrehenden Typs der Erfindung
von
3 beim Drehen der Schnecke
mit derselben Geschwindigkeit wie die Wehrplatte
22 und
der Schneckenkopf
20 (bzw, der Schaft
24), so
dass in der Drehrichtung keine Scherkomponente erzeugt wird.
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Ferner
greifen die mehreren (3 bis 4) Vorsprünge 26' des Sperrrings 26 alle
gleichzeitig in die mehreren Kerben 36 des Schneckenkopfs 20.
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Ferner
wirkt dem Brechen von Glasfasern im Harzpfad 34a in der
horizontalen Richtung entgegen, dass die Weite W des Sperrrings 26 bis
auf den Vorsprung 26' das
0,3- bis 0,4fache des Schneckendurchmessers (D) beträgt und somit
in einem Bereich ausgebildet ist, der das Entweichen von Harz am
Außenumfang des
Sperrrings 26 die eigentliche Produktion nicht behindert.
Das heißt,
dass der Sperrring 26 deshalb mit einer Weite W, die das
0,3- bis 0,4fache des Schneckendurchmessers (D) beträgt, ausgebildet
ist, weil bei einer Weite, die kleiner als das 0,3fache des Schneckendurchmessers
(D) ist, die Stärke
des Rückflusses
aus den Zwischenraum zwischen dem Außenumfang des Sperrrings 26 und
der Innenwand des Heizzylinders 12 zunimmt und die Strecke,
um die die Schnecke 14 während des Schritts zum Aufrechterhalten
des Drucks nach Beendigung der Materialbeschickung vorwärts bewegt
wird, größer wird,
was dann, wenn der Druck, nachdem die Schnecke 14 die vorderste
Position erreicht hat, nicht aufrechterhalten werden kann, zu einer
fehlerhaften Einsinkstelle und einer verschlechterten Maßgenauigkeit
führt.
Zum anderen wird dann, wenn die Weite W größer als das 0,4fache des Durchmessers
(D) beträgt,
zwar der oben beschriebene Nachteil nicht herbeigeführt, jedoch
eine Zunahme des Brechens von langen Glasfasern bewirkt, da die
Weite (A) des Harzpfads 34a in der horizontalen Richtung
größer ist.
Wenn die Weite W dem 0,3- bis 0,4fachen des Schneckendurchmessers
(D) entspricht, kann gleichzeitig das Entweichen von Harz am Außenumfang
des Sperrrings 26 und das Brechen von Fasern im Harzpfad 34a an
der Innenfläche
des Sperrrings 26 verhindert werden. Durch diesen synergetischen
Effekt kann ein Aufbau geschaffen werden, der die Plastizierfunktion
und die Abdichtfunktion fördert und
das Brechen von langen Glasfasern vermindert.
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Als
Nächstes
wird das Merkmal der erfindungsgemäßen Schneckenform erläutert. Wie
in 2 gezeigt ist, ist
das Verhältnis
(L/D) der Länge
der Schnecke zu ihrem Durchmesser auf 18 bis 24 festgelegt, wobei die
Länge (Lf)
des Zufuhrabschnitts das 10- bis 14fache des Durchmessers (D) beträgt, die
Länge (Lc)
des Kompressionsabschnitts das 5- bis 6fache des Durchmessers (D)
beträgt
und die Länge
(Lm) des Messabschnitts das 3- bis 4fache des Durchmessers (D) beträgt. Je größer der
Schneckendurchmesser (D) ist, desto größer ist die Rillentiefe (hf)
des Zufuhrabschnitts und desto schwieriger ist das Durchführen des
Vorheizens durch die äußere Heizeinrichtung,
weshalb es sinnvoll ist, durch Erweitern der Länge (Lf) des Zufuhrabschnitts eine
lange Vorheizzone vorzusehen.
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Das
Verhältnis
der Länge
(L) der Schnecke zu ihrem Durchmesser (D) wird deshalb auf 18 bis
24 festgelegt, weil bei einem Verhältnis, das kleiner als 18 ist,
die Wirkung des Vorheizens des Harzes abnimmt, weshalb das Harz
unzureichend schmilzt, ein Fehler im Aussehen entsprechend dem Fehler
bei der Dissoziation von langen Fasern verursacht wird und sich
ferner die plastizierende Wirkung Gießzyklus verschlechtert und der
Gießzyklus
verlängert.
Ferner konnte durch Versuche gezeigt werden, dass bei einem Schneckendurchmesser
von 160 mm und einem Verhältnis
der Länge
(L) der Schnecke zu ihrem Durchmesser (D) von 24 eine ausreichende
Wirkung erzielt wird, wobei dann, wenn das Länge-Durchmesser-Verhältnis (L/D)
beim Entwurf mehr als notwendig vergrößert worden ist, wegen des
Schervorgangs in der Schnecke die Glasfaserlänge und der Schlagbiegewiderstand
abnehmen. Das unnötige
Steigern von des Verhältnisses
(L/D) führt
ferner zu dem Nachteil, dass die Gesamtlänge der Spritzgussmaschine
zunimmt, wohingegen die Länge
auf das Mindestmaß begrenzt
werden sollte, weshalb das Verhältnis
(L/D) gleich oder kleiner als 24 gehalten wird.
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Ferner
ist die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts der Schnecke auf das 10- bis 14fache des
Durchmessers (D) festgelegt, weil das Verhältnis (Smax/D) des maximalen
Messhubs (Smax) zum Schneckendurchmesser (D) im Bereich von 5 bis
6 liegt, jedoch ergibt sich beim heutigen Verpressen häufig der
Fall, dass ein Messhub von 1/2 bis 1/3 des maximalen Hubs verwendet
wird. Bei einer plastizierenden Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke
wird die Schnecke 14 stets zurückgefahren, um das notwendige
Spritzgewicht zu garantieren, weshalb sich die substantielle Länge (Lf)
des Zufuhrabschnitts dem Zurückfahren
der Schnecke entsprechend verkürzt
und die Materialtransportfunktion allmählich abnimmt, wobei auch die
Vorheizwirkung durch die äußere Heizeinrichtung
nachlässt.
Auch bei einer solchen In-line-Schnecke konnte bestätigt werden,
dass dann, wenn die Länge
(Lf) im Bereich des 10- bis 14fachen des Durchmessers (D) gehalten
wird und beispielsweise bei einer Schnecke mit einem Durchmesser
von 100 mm das 10fache des Durchmessers (D) beträgt, die Länge beim gewöhnlichen
Gießen
auf das 7- bis 8fache des Durchmessers (D) abnimmt und selbst bei einem
maximalen Hub das 4- bis 5fache des Durchmessers (D) sichergestellt
ist, weshalb das extreme Pumpphänomen
nicht auftaucht und das Material erweicht werden kann, obwohl die
Plastizierfunktion mehr oder weniger (um 10 bis 20 %) abgeschwächt ist.
Wenn die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts der Schnecke kleiner als das 10fache des
Durchmessers (D) ausgelegt ist, bestätigt sich, dass dies durch
Abschwächung der
Materialzufuhrfunktion bei zunehmendem Messhub zum Pumpphänomen führt. Unterdessen
wird dann, wenn der Schneckendurchmesser (D) vergrößert wird,
die Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts erweitert wird, die Vorheizwirkung
der äußeren Heizeinrichtung
am Zufuhrabschnitt abnimmt und sich dadurch die Last auf den Kompressionsabschnitt(Lc)
erhöht,
die Plastizierfunktion geringer wird oder das Pumpphänomen auftritt, eine
Verbesserung erzielt, indem (Lf) auf das 14fache des Durchmessers
(D) verlängert
wird. Andererseits wird die Länge
(Lf) nicht größer als
das 14fache des Durchmessers (D) gemacht, weil sonst der Nachteil
entsteht, dass die Gesamtlänge
der Spritzgussmaschine zunimmt, wohingegen es wichtig ist, die Länge auf
das Mindestmaß zu
beschränken.
Somit wird die Länge
(Lf) gleich oder kleiner als das 14fache des Durchmessers (D) ausgelegt.
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Durch
Vergrößern des
Verhältnisses
(L/D) der Länge
der Schnecke 14 zu ihrem Durchmesser auf 18 bis 24 und
Vergrößern der
Länge (Lf)
des Zufuhrabschnitts auf das 10- bis
14fache des Durchmessers (D) kann den Rohmaterialpel lets eine ausreichende
Wärmemenge
mitgegeben werden, kann das Material in einem Zustand, in dem es
leicht erweicht und geschmolzen werden kann, zum Kompressionsabschnitt
transportiert werden, weshalb die Scherkraft abnimmt und das Brechen
der gebündelten
Glasfasern eingeschränkt wird.
Da die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts das 10- bis 14fache des Durchmessers (D)
beträgt,
ist ferner selbst dann, wenn die Schnecke 14 zum Bemessen
des geschmolzenen Materials in der Kammer 15 am vorderen
Ende des Zylinders um eine Strecke des Messhubs (S), die das 2-
bis 5fache des Durchmessers (D) beträgt, zurückgefahren wird, eine effektive
Länge des
Zufuhrabschnitts der Schnecke 14 garantiert, die das 8-
bis 9fache des Durchmessers (D) beträgt, weshalb auch bei einer
langsamen Umdrehung ein korrekter Messvorgang durchgeführt werden
kann.
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Hinsichtlich
der Rillentiefe der Schnecke 14 ist es wirksam, wenn die
Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts größer als die Pelletlänge (von üblicherweise
10 bis 12 mm) und nicht kleiner als 13 mm ausgelegt ist, um beim
Erfassen des Materials von der Materialbeschickungsöffnung zur
Schnecke 14 ein Brechen zu verhindern, während die
Rillentiefe (hm) des Messabschnitts nicht kleiner als 8 mm ausgelegt
ist, um eine Nichtdissotiation der Glasfasern zu verhindern und
ihr Brechen so weit wie möglich
zu begrenzen. Der Grund, weshalb die Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts
auf wenigstens 13 mm gehalten wird und die Rillentiefe (hm) des Messabschnitts
auf wenigstens 13 mm gehalten wird, ist folgender. Obwohl sich die
Pelletlänge
in der Langfaser-Harz-Mischung entsprechend der Art und Weise, in
der die Pelletlänge
bei der Herstellung der Pellets zur Verwendung für ein großes Kraftfahrzeugbauteil gewählt worden
ist, im Bereich von 6 bis 24 mm bewegt, werden unter anderem wegen
des angestrebten Schlagbiegewiderstands, der Formbarkeit und der
einfachen Handhabung der Pellets üblicherweise Pellets von 10
bis 12 mm genommen- Beim Beschicken der Pellets, die das mit langen
Glasfasern verstärkte
Harzmaterial bilden, vom Trichter zur Schnecke 14 können die
Pellets dann, wenn die Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts kleiner
als die Pelletlänge
ist, beim Zuführen
der harten Pellets zur Schnecke 14, nicht glatt in die
Schneckenrille geführt
und zu diesem Zeitpunkt zerschnitten oder gequetscht werden, weshalb
die Rillenlänge
(hf) gleich oder größer als
13 mm, also tiefer als die Pelletlänge, gehalten wird, um damit
das Brechen der langen Glasfasern in den Pellets zum Zeitpunkt,
zu dem sie in die Schnecke 14 geführt werden, zu verhindern.
Die Rillentiefe (hm) des Messabschnitts (zur Dosierung) ist auf wenigstens
8 mm gehalten, weil dann, wenn sie kleiner ausgelegt ist, das Ausmaß des Brechens
der langen Glasfasern zunimmt.
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Als
Beispiele zeigen die Tabellen 1 und 2 einen Vergleich hinsichtlich
der Plastizierfunktion, der Gewichtsstabilität und der physikalischen Produkteigenschaften
anhand von Proben, die aus Produkten geschnitten worden sind, die
aus Polypropylenharz mit einer ursprünglichen Glasfaserlänge von
12 mm und einem Glasfasergehalt von 40 % mit einer plastizierenden
Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke
für Langfasern,
die auf
JP 6-246802-A und
JP 6-292008-A basierte
und eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt, bei jeweiligen Schneckendurchmessern von
100 mm, 130 mm und 160 mm hergestellt wurden. Die Tabelle 1 zeigt
die technischen Daten der getesteten Vorrichtungen, während die
Tabelle 2 die Testergebnisse zeigt.
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Anmerkungen:
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- 1) o: ausgezeichnete Gewichtsstabilität & gleichmäßiges Gießen möglich
x:
mit Kurzpressungen und Graten vermischt & wirkliche Produktion nicht möglich
- 2) o: ohne Überzug
verwendbar
Δ:
durch Überzug
verwendbare Qualität
- 3) Prüfverfahren:
ASTM D256
- 4) Prüfverfahren:
ASTM D790
- 5) Prüfverfahren:
ISO 06603-2
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Je
nach Ausführungsform
ist die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts bei einem Schneckendurchmesser (D) von
100 mm auf das 10fache des Durchmessers (D), bei einem Schneckendurchmesser
(D) von 130 mm auf das 12fache des Durchmessers (D) und bei einem
Schneckendurchmesser (D) von 160 mm auf das 14fach des Durchmessers
(D) festgelegt.
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Je
nach Ausführungsform
betragen die Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts und die Rillentiefe
(hm) des Messabschnitts bei einem Schneckendurchmesser (D) von 100
mm 14 mm bzw. 8 mm bei einem Schneckendurchmesser (D) von 130 mm
17 mm bzw. 10 mm und bei einem Schneckendurchmesser (D) von 160 mm
20 mm bzw. 12 mm.
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Hierbei
wurde festgestellt, dass bei einer groß ausgelegten Spritzgussmaschine,
die die plastizierende Spritzvorrichtung mit In-line-Schnecke gemäß der Erfindung
bei einem Schneckendurchmesser von über 100 mm enthält, sich
die Abmesszeitperiode stabilisiert, die Plastizierfunktion um einen
Faktor von etwa 1,4 bis 2 verbessert und die Produktivität stark
ansteigt, wenn das Verhältnis
(L/D) der Länge
(L) der Schnecke zu ihrem Durchmesser (D) auf 18 bis 24 festgelegt
ist und die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts auf das 10- bis 14fache des Durchmessers
(D) festgelegt ist.
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Durch
Begrenzen der Weite (B) des Pfads 34 für geschmolzenes Harz in der
zur Fließrichtung
des Harzes senkrechten Richtung auf 3 bis 6 % des Schneckendurchmessers,
das Bilden eines Winkels θ zwischen den
Stirnflächen
des Sperrrings 26 und der Wehrplatte 22 und der
vertikalen Achse von 70° bis
90° und
das Vorsehen des Vorsprungs 26' an der Vorderseite des Sperrrings 26,
der sich in die Kerbe des Schneckenkopfs 20 einfügt und dadurch
bewirkt, dass sich der Sperrring 26 gemeinsam mit der Schnecke
dreht, sowie durch Festlegen der Weite des Sperrrings 26 auf
das 0,3- bis 0,4fache des Durchmessers (D) des Schneckendurchmessers,
wird die Abdichtfunktion unterstützt,
während
das Brechen von Glasfasern auf das in der Praxis geforderte Maß begrenzt
wird, was dazu führt,
dass ein gleichmäßiges Gießen, ohne
Fehler wie etwa Kurzpressungen, Grate und dergleichen zu erzeugen,
durchgeführt
werden kann.
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Insbesondere
bei einem großen
Gussprodukt aus mit langen Glasfasern verstärktem thermoplastischen Harz
unter Verwendung von Polypropylenharz mit einem hohen Fließvermögen als
Grundpolymer, bei dem der Durchsatz von Schmelze im Bereich von
100 bis 300 g/10 min liegt, ist eine Auswirkung deutlich spürbar und
bestätigt
sich, dass in einem schnellen Zyklus ein gleichförmiges Produkt geschaffen werden
kann, ohne Kurzpressungen, Grate und dergleichen zu erzeugen. Ferner
wird durch Vergrößern des
Verhältnisses (L/D)
der Länge
der Schnecke 14 zu ihrem Durchmesser dem Pelletmaterial
eine ausreichende Wärmemenge von
der äußeren Heizeinrichtung
zugeführt,
wodurch das Schmelzen erleichtert wird, ein Dissoziationsfehler von
gebündelten
langen Glasfasern vermieden wird und ein Produkt mit ausgezeichnetem
Aussehen geliefert wird.
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Wie
oben erläutert
worden ist, kann gemäß der Erfindung
dadurch, dass ein Aufbau geschaffen ist, bei dem das Verhältnis der
Länge (L)
der Schnecke zu ihrem Durchmesser (D) auf 18 bis 24 festgelegt ist
und die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts der Schnecke auf das 10- bis 14fache des
Durchmessers (D) festgelegt ist, den Rohmaterialpellets eine ausreichende
Wärmemenge
von der äußeren Heizeinrichtung
zugeführt
werden und das Material in einem Zustand, in dem es leicht erweicht
und geschmolzen werden kann, zum Kompressionsabschnitt transportiert
werden, weshalb die Scherkraft abnimmt und das Brechen der gebündelten
Glasfasern eingeschränkt
wird. Da die Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts das 10- bis 14fache des Durchmessers (D) beträgt, ist
ferner selbst dann, wenn die Schnecke 14 zum Bemessen des
geschmolzenen Materials in der Kammer 15 am vorderen Ende
des Zylinders um eine Strecke des Messhubs (S), die das 2- bis 5fache
des Durchmessers (D) beträgt,
zurückgefahren
wird, eine effektive Länge
(Lf) des Zufuhrabschnitts der Schnecke 14 garantiert, die
das 8- bis 9fache des Durchmessers (D) beträgt, weshalb auch bei einer
langsamen Umdrehung ein korrekter Messvorgang durchgeführt werden
kann.
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Wenn
die Rillentiefe (hf) des Zufuhrabschnitts wenigstens 13 mm beträgt, also
tiefer als die Pelletlänge,
ausgelegt ist, kann ein Brechen von langen Glasfasern zum Zeitpunkt
der Beschickung der Schnecke mit den Pellets verhindert werden,
und wenn die Rillentiefe (hm) des Messabschnitts wenigstens 8 mm
beträgt, kann
das Harz wirksam geschmolzen werden und ein Brechen von langen Glasfasern
so weit wie möglich
begrenzt werden.
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Wenn
die Weite des durch die Wehrplatte und den Sperrring definierten
Pfads für
geschmolzenes Harz in der zur Fließrichtung des Harzes senkrechten
Richtung auf 3 bis 6 % des Schneckendurchmessers begrenzt ist, streut
der Abdichtzeitpunkt nicht und wird außerdem das Brechen der langen
Glasfasern vermindert, weshalb der Aufbau für eine Schnecke mit einer großen Öffnung und
einem Durchmesser von über
100 mm besonders wirksam ist. Dadurch kann insbesondere ein großes Kraftfahrzeugteil
gleichförmig
und effizient gegossen werden.
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Erfindungsgemäß wird durch
Bilden eines Winkels θ zwischen
den Stirnflächen
des Sperrrings und der Wehrplatte und der vertikalen Achse von 70° bis 90° der Fließwiderstand
von der Kammer in Richtung der Schnecke erhöht, wobei im Ergebnis die Stärke des
Rückflusses
bis zum Verschließen
des Pfads (B) für
geschmolzenes Harz durch das Inkontaktbringen des Sperrrings mit
der Wehrplatte verringert wird und die Gleichmäßigkeit des Gießens gefördert wird.
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Dadurch
dass erfindungsgemäß ein Aufbau
geschaffen ist, bei dem der Schneckenkopf einen Sperrring aufweist,
an dessen Vorderseite ein Vorsprung ausgebildet ist, der sich in
die Kerbe des Schneckenkopfs einfügt und sich der Sperrring dadurch
mit der Schnecke dreht, ist die auf das Harz einwirkende Scherkraft
in Drehrichtung der Schnecke in dem Harzpfad (Harzpfad 34b mit
der Weite (B)), der durch die Wehrplatte und den Sperrring definiert
ist, und in dem Harzpfad (Harzpfad 34a mit der Weite (A)),
der durch den Sperrring und den Schaft des Schneckenkopfs definiert
ist, beseitigt und somit auch das Brechen von langen Glasfasern
reduziert.
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Dadurch
dass erfindungsgemäß der Schneckenkopf
mit dem besagten Sperrring aufgebaut ist und die Weite des Sperrrings
auf das 0,3 bis 0,4fache des Schneckendurchmessers (D) festgelegt
ist, kann das Brechen der langen Glasfasern in dem Harzpfad 34a mit
der Weite (A) verhindert werden.
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Gemäß der Erfindung
kann auch dann, wenn das Grundpolymer des mit langen Glasfasern
verstärkten,
aushärtenden
Harzes durch das Polypropylenharz mit einem hohen Fließvermögen, bei
dem der Durchsatz von Schmelze im Bereich von 100 bis 300 g/10 min
liegt, gebildet ist, in einem schnellen Zyklus ein gleichförmiges Produkt
hergestellt werden, ohne Kurzpressungen, Grate und dergleichen zu
erzeugen.
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Gemäß der Erfindung
kann insbesondere ein großes
Bauteil, das gegenwärtig
aus Stahl erzeugt wird, aus Harz gebildet werden, wodurch eine Leichtbauweise
und eine Verringerung der Kosten um 20 bis 25 % erreicht werden
können.
Speziell bei Kraftfahrzeugteilen ist die Erfindung auf verschiedene
Bauteile aus einem Grundmaterial für Frontseitenmodule, Türfüllungen,
Hecktürmodule
oder dergleichen anwendbar. Natürlich
ist die Erfindung auch auf nicht für das Kraftfahrzeug gedachte
Bauteile anwendbar.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
erläutert
worden ist, können selbstverständlich viele
weitere mögliche
Modifikationen und Abänderungen
vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der
Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
So kann die Erfindung durch einzelne der jeweiligen Anforderungen
für den
Aufbau des Schneckenkopfs oder beliebige Kombinationen der Anforderungen
verkörpert
sein.