DE102005020156A1

DE102005020156A1 - Plastifiziereinheit

Info

Publication number: DE102005020156A1
Application number: DE102005020156A
Authority: DE
Inventors: Christian Gornik
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-11-02
Also published as: AT501949A2; AT501949A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit, bestehend aus mindestens einem Zylinder (1), einer Schnecke (2), einem Einfülltrichter (3) und einer Temperiervorrichtung (4). DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Zylinder (1) über seine Länge im Innendurchmesser unstetig ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit, bestehend aus mindestens einem Zylinder, einer Schnecke, einem Einfülltrichter und einer Temperiervorrichtung.

Gattungsgemäße Plastifiziereinheiten bestehend aus einem Zylinderrohr, also einem Zylinder mit konstantem Innendurchmesser, und einer Schnecke, die eine Kompression besitzt, d.h. die Gangtiefe in der Einzugszone ist größer als die Gangtiefe in der Austragszone (Metering-Zone). Dies bewirkt, dass die Luft zwischen den Granulatkörnern nach hinten über den Trichter ausgedrückt wird.

Zur Realisierung kleiner Schußvolumina, wie es insbesondere beim Mikrospritzgießen gewünscht wird, ist es vorteilhaft, mit kleinen Schneckendurchmessern zu arbeiten, da dadurch die Verweilzeit und damit der Abbau des Kunststoffes in der Plastifiziereinheit entsprechend gering gehalten werden kann. Nach heutigen Kenntnissen stößt man mit diesem Konzept bei Schubschneckenplastifiziereinheiten mit einem Schneckendurchmesser von 14 mm aber auf die untere Grenze, da die Gangtiefe in der Einzugszone genügend tief sein muss, um Granulatkörner einziehen zu können. Ist die Granulattiefe kleiner als der Granulatkorndurchmesser, muss das Korn erst an der Trichtervorderkante abgeschert werden, um weitergefördert werden zu können. Dies führt zu Druckstößen und zu Pulsationen im Durchsatz. Weiterhin ist es erforderlich, dass der im Einzugsbereich verbleibende Kerndurchmesser der Schnecke genügend groß sein muss, damit das beim Dosieren auftretende Drehmoment übertragen werden kann.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Plastifiziereinheit anzubieten, bei der bei kleinem Schneckendurchmesser die Verweilzeit der Kunststoffmasse möglichst gering gehalten werden kann und trotzdem herkömmliches Granulat ohne vorherige Zerkleinerung oder Abscherung an der Trichtervorderkante genutzt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder über seine Länge im Innendurchmesser unstetig ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass im Einzugsbereich der nötige Freiraum geschaffen wird, um die Feststoffe, sprich das Granulat, ungehindert aufnehmen zu können.

Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser konisch ausgeführt, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass sich die Verjüngung in Plastifizierrichtung erstreckt, also von der Einzugszone Richtung Austragszone. Es wird somit die erforderliche Scherung und Plastifizierung in der Einheit sichergestellt.

Hierbei ist vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Zylinders im Einzugsbereich größer als der Außendurchmesser der Schnecke ist und im Austragsbereich weitestgehend dem Außendurchmesser der Schnecke entspricht.

Die Gangtiefe der Schnecke ist somit weitestgehend konstant.

In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
1 zeigt den Stand der Technik und
2 einen Schnitt durch eine Plastifiziereinheit
In der 1 ist eine heute üblicherweise eingesetzte Standard-Plastifiziereinheit dargestellt. Sie zeigt einen zylindrischen Zylinder 1 mit konstantem Innendurchmesser, eine darin befindliche Schnecke 2, die im Einzugsbereich 7 einen kleineren Kerndurchmesser als im Auszugsbereich 8 aufweist. Das somit über den Trichter 3 zugeführte Granulat 5 kann durch die Schnecke 2 eingezogen werden und mittels der Scherkräfte plastifiziert werden. Die darin eingeschlossene Luft kann über den Trichter 3 entweichen. Die Plastifizierung wird durch die Temperiervorrichtung 4, die hier als Heizbänder ausgelegt ist, unterstützt, so dass im Austragsbereich 8 Schmelze 6 vorliegt.
2 zeigt den gleichen Aufbau, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es ist wiederum ein Zylinder 1, eine Schnecke 2 mit einem Trichter 3 dargestellt. Um den Zylinder sind Heizbänder 4 angeordnet und das Granulat 5 ist wiederum als kleine Kugeln und die Schmelze 6 als Kreislinien dargestellt. Im Unterschied zur Vorrichtung gemäß 1 weist die Schnecke 2 einen weitgehend konstanten Kerndurchmesser auf und gleich bleibende Schneckengänge, so dass auch der Außendurchmesser weitgehend unverändert ist. Jedoch ist hier der Zylinder 1 im Einzugsbereich 7 mit einem größeren Innendurchmesser und im Austragsbereich 8 mit einem kleineren Innendurchmesser dargestellt. Das nun über den Trichter 3 zugeführte Granulat 5 kann ungehindert über die Schnecke 2 eingezogen werden, die Luft kann weiterhin ungehindert über den Trichter 3 entweichen, aber trotzdem wird das Material in Richtung Austragsbereich 8 verdichtet und geschert, so dass dort Schmelze 6 vorherrscht. Die unterschiedliche Wandstärke des Zylinders 1 hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Wärmeübergang im Bereich, wo Granulat 5 vorliegt, günstiger ist, und im Austragsbereich 8 durch die größere Wanddicke eher ungünstig ist. Dies ist jedoch nicht zum Nachteil, da in diesem Bereich bereits Schmelze 6 vorliegt und weniger Wärme erforderlich ist.
Es liegt somit bei kleinen Schneckendurchmessern noch genügend Kernquerschnitt zur Drehmomentenübertragung vor und trotzdem können ganze Granulatkörner eingezogen werden, und es wird somit bei der beschriebenen Plastifiziereinheit ein Teil der Kompression in den Zylinder verlagert.
Die Gangtiefe der Schnecke in der Einzugszone ist also geringer als die Granulatkorngröße. Der Innendurchmesser des Zylinders ist über die Zylinderlänge nicht konstant, sondern im Einzugsbereich so groß, dass das Granulatkorn als ganzes eingezogen werden kann. Der Innendurchmesser des Zylinders wird in jenem Bereich, in dem der Kunststoff zu erweichen beginnt, dann zunehmend kleiner. Im vordersten Zylinderbereich ist der Innendurchmesser nur mehr geringfügig größer als der Schneckenaußendurchmesser, wie bei konventionellen Schubschneckenplastifiziereinheiten.
Die Vergrößerung des Zylinderinnendurchmessers im Einzugsbereich bei der hier beschriebenen Plastifiziereinheit hat verfahrenstechnische Gründe und ist deutlich größer als bei herkömmlichen Plastifiziereinheiten, wo die Durchmesservergrößerung eine fertigungstechnisch notwendige Freistellung der Schnecke als Ziel hat.
Mit diesem System wurde eine Plastifiziereinheit mit Nenndurchmesser 10 mm realisiert, mit der noch Standardgranulatgrößen (3–4 mm Granulatkorndurchmesser) verarbeitet werden konnten.

1: Zylinder
2: Schnecke
3: Einfülltrichter
4: Temperiervorrichtung
5: Granulat
6: Schmelze
7: Einzugsbereich
8: Austragsbereich

Claims

Plastifiziereinheit bestehend aus mindestens einem Zylinder (1), einer Schnecke (2), einem Einfülltrichter (3) und einer Temperiervorrichtung (4) dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) über seine Länge im Innendurchmesser unstetig ausgeführt ist.
Plastifiziereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser konisch ausgeführt ist.
Plastifiziereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Innendurchmesser in Plastifizierrichtung verjüngt.
Plastifiziereinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Zylinders (1) im Einzugsbereich (7) größer als der Außendurchmesser der Schnecke (2) ist.
Plastifiziereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Zylinders (1) im Austragsbereich (8) weitgehend dem Außendurchmesser der Schnecke (2) entspricht.
Plastifiziereinheit nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangtiefe der Schnecke (2) weitgehend konstant ist.