DE102006031172A1 - Process to manufacture extruded plastic product by combined translatory and rotary motion of helical press - Google Patents

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Abstract

In a plastic injection molding process with a helical press, the press effects a combined translatory and rotary motion. The press has a back-flow prevention ring (3). A plastic mass is released into the press inlet chamber under rotary action (6) and is then forced by into the tool chamber by translatory action (5). During the translatory action (5) the helix also rotates (6) to prevent back-flow towards the inlet. The helical speed of rotation is set such that the pressure (9) on the back-flow prevention ring (3) at the inlet is greater than that (8) from the helix, as measured by pressure sensors on each side of the ring. The helix speed of rotation is deduced from a mathematical model, such that no speed components are present towards the helical channel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzvorganges mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, wobei die Plastifizier- und Einspritzschnecke translatorisch und rotatorisch bewegbar ist und eine Rückstromsperre mit einem Sperring umfasst, wobei plastifizierte Kunststoffmasse mittels rotatorischer Bewegung in einen Schneckenvorraum gefördert wird, wobei aus dem Schneckenvorraum durch eine translatorische Bewegung der Schnecke die plastifizierte Kunststoffmasse in die Kavität eines Werkzeuges gefördert wird.The The invention relates to a method for operating an injection process by means of a plasticizing and injection screw, wherein the plasticizing and Injection screw is translational and rotationally movable and a backflow stop comprising a locking ring, wherein plasticized plastic mass is conveyed by rotary motion in a screw anteroom, wherein from the antechamber by a translational movement of Screw the plasticized plastic mass into the cavity of a Promoted tool becomes.

Beim Einspritzen kommt es aufgrund der axialen Schneckenbewegung dazu, dass Material im Schneckenkanal relativ zur Schnecke Richtung Einzug verschoben wird bzw. zurückströmt. Dies führt besonders bei größeren Dosierwegen zu längeren Dosierzeiten, da das beim Einspritzen verschobene Material zu Beginn des Dosierens erst wieder nach vorne gefördert werden muss.At the Injection occurs because of the axial screw movement, that material in the screw channel relative to the screw towards feeder is moved or flows back. This leads especially with larger dosing paths for longer dosing times, because the material displaced during injection is at the beginning of dosing first promoted back to the front must become.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzubieten, bei dem die Dosierzeit verkürzt werden kann.task The invention is to provide a method in which the dosing shortened can be.

Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass während der translatorischen Bewegung zusätzlich eine rotatorische Bewegung ausgeführt wird, wobei die zusätzliche rotatorische Bewegung derart ausgeführt wird, dass ein Verschieben plastifizierter Kunststoffmasse in den Schneckengängen in Richtung der Einfüllöffnung des Zylinders verhindert wird. Ein Zurückströmen des Materials während des Einspritzens tritt somit nicht auf.The solution the object is in connection with the preamble of the claim 1 characterized in that during the translational movement additionally a rotational movement accomplished is, with the additional rotatory movement is carried out such that a plasticized moving Plastic compound in the screw flights in the direction of the filling opening of the Cylinder is prevented. A backflow of the material during the Injection thus does not occur.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, die Schneckendrehzahl so anzupassen, dass der auf den Sperring wirkende Druck auf der Seite des Schneckenvorraumes stets höher ist als der Druck auf den Sperring auf der Seite der Schneckengange. Somit wird das Aufdrücken des Sperringes verhindert.Training is provided, adjust the screw speed so that the one acting on the locking ring Pressure on the side of the worm anteroom is always higher as the pressure on the locking ring on the side of the helix. Consequently will be the pressing prevents the Sperringes.

Eine weitere Fortbildung liegt darin, dass die Ermittlung der vorliegenden Drücke mittels Druckaufnehmer im Schneckenvorraum und den Schneckengängen erfolgt. Die Schneckendrehzahl kann so beim Einspritzen nach einem mathematischen Modell geregelt werden, so dass keine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Schneckenkanals auftritt.A further training is that the determination of the present pressures takes place by means of pressure transducer in the antechamber and the screw flights. The screw speed can be so when injecting a mathematical Model are regulated, so no speed component occurs in the direction of the screw channel.

In den Zeichnungen wird schematisch das Verfahren der Erfindung wiedergegeben. Es zeigtIn The drawings schematically illustrate the method of the invention. It shows

1 den Verlauf der Schneckenrückzugsgeschwindigkeit über dem axialen Schneckenweg (Stand der Technik), 1 the course of the screw retraction speed over the axial screw path (prior art),

2 einen Schnitt durch eine Schneckenspitze, und 2 a section through a snail tip, and

3 die Geschwindigkeitskomponenten der Schmelze um die Schnecke 3 the velocity components of the melt around the screw

1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Schneckenrückzugsgeschwindigkeit beim Dosieren, hier erkennt man, dass zu Beginn des Dosierens die Schneckengeschwindigkeit geringer ist oder sogar ein Einbruch in der Geschwindigkeit vorliegt. 1 shows the time course of the screw retraction speed during dosing, here you can see that at the beginning of dosing, the screw speed is lower or even a drop in speed is present.

Um ein Zurückströmen des Materials während des Einspritzens zu verhindern, muss die Schnecke auch in dieser Prozessphase rotieren. Die Rotationsgeschwindigkeit wird dabei so mit der Axialgeschwindigkeit gekoppelt, dass kein Druckaufbau in den Schneckengängen erfolgen kann, sondern nur die nach hinten gerichtete Schleppströmung kompensiert wird. Ein Druckaufbau in den Schneckengängen aufgrund der Rotation muss vermieden werden, um den Sperrring der Rückstromsperre nicht aufzudrücken. Ist der Druck beim Einspritzen in den Schneckengängen nämlich höher als im Schneckenvorraum, so schließt der Sperring nicht, wie in 2 dargestellt, und es strömt Schmelze zurück in die Schneckengänge. 2 zeigt beispielhaft eine Schnecke 1 mit einer Schneckenspitze 2, einem Sperring 3 und einem Anschlagring 4. Die axiale Bewegung 5 und die Rotationsbewegung 6 sind durch die Richtungspfeile gekennzeichnet, die Kraftvektoren verdeutlichen die Aufdrückkraft 8 und die Schließkraft 9. Ist die Aufdrückkraft 8 größer als die Schließkraft 9 entsteht ein Leckstrom 7.To prevent backflow of the material during injection, the screw must also rotate in this process phase. The rotational speed is coupled with the axial velocity so that no pressure build-up in the screw flights can take place, but only the backward drag flow is compensated. A pressure build-up in the flights due to the rotation must be avoided in order not to press the locking ring of the backflow preventer. If the pressure during injection in the screw flights is higher than in the antechamber, the locking ring does not close, as in 2 shown, and it flows melt back into the screw flights. 2 shows an example of a screw 1 with a snail tip 2 a locking ring 3 and a stop ring 4 , The axial movement 5 and the rotational movement 6 are indicated by the directional arrows, the force vectors illustrate the pushing force 8th and the closing force 9 , Is the pushing force 8th greater than the closing force 9 creates a leakage current 7 ,

Sinngemäß gilt dies auch für andere Rückstromsperrentypen wie beispielsweise die Zentralkugelrückstromsperre. Der Sperring 3 muss, um die gewünschte Dichtfunktion der Rückstromsperre erfüllen zu können, am so genannten Anschlagring 4 anliegen und gegen diesen gedrückt werden.Analogously, this also applies to other reverse flow barrier types such as the central ball backflow lock. The Sperring 3 In order to fulfill the desired sealing function of the non-return valve, the so-called stop ring must 4 abut and be pressed against this.

Beim Einspritzen bewegt sich der Zylinder mit der Geschwindigkeit νZy,α relativ zur Schnecke. Diese Geschwindigkeit kann in eine Komponente in Kanalrichtung, νZy,z, und in eine Komponente quer zur Kanalrichtung, νZy,x, zerlegt werden. Diese Aufteilung wird in 3 verdeutlicht. Üblicherweise rotiert die Schnecke während des Einspritzens nicht, so dass die Komponente zu einem Volumenstrom in den Schneckengängen führt, aufgrund dessen Schmelze zurückströmt. Soll nun das Zurückströmen der Schmelze vermieden werden, so muss die Schnecke zusätzlich eine Rotationsbewegung ausführen. Der Zylinder bewegt sich daher relativ zur Schnecke nun zusätzlich mit der Geschwindigkeitskomponente νZy , u. Diese Komponente muss so groß sein, dass sich eine resultierende Geschwindigkeit νZy,res ergibt, die senkrecht auf den Schneckensteg steht. Der Zusammenhang zwischen der Einspritzgeschwindigkeit und der notwendigen Schneckenumfangsgeschwindigkeit beim Einspritzen lautet daher: νZy,u = νZy,α·tanφwobei φ der Schneckensteigungswinkel ist. Der Zusammenhang zwischen der Schneckendrehzahl n und der Schneckenumfangsgeschwindigkeit lautet νZy , u = D·π·nwobei D der Schneckendurchmesser ist. Für die Regelung der Schneckendrehzahl in Abhängigkeit der axialen Einspritzgeschwindigkeit ist also ein mathematisches Modell anwendbar.During injection, the cylinder moves at the speed ν Zy, α relative to the screw. This velocity can be decomposed into a component in the channel direction, ν Zy, z , and into a component transverse to the channel direction, ν Zy, x . This division will be in 3 clarified. Usually, the screw does not rotate during the injection, so that the component leads to a volume flow in the screw threads, as a result of which melt flows back. If now the backflow of the melt should be avoided, then the screw must additionally perform a rotational movement. The cylinder therefore moves relative to the screw now in addition to the velocity component ν Zy , u . This component must be large enough to give a resulting velocity ν Zy, res is perpendicular to the screw bridge. The connection between the injection speed and the necessary peripheral screw speed during injection is therefore: ν Zy, u = ν Zy, α · tanφ where φ is the helix pitch angle. The relationship between the screw speed n and the screw peripheral speed is ν zy . u = D · π · n where D is the screw diameter. For the control of the screw speed as a function of the axial injection speed so a mathematical model is applicable.

Beim Einspritzen wird die Schmelze in der Metering-Zone dadurch nur in einer Wirbelströmung bewegt, es erfolgt jedoch kein Zurückströmen von Schmelze. Für den darauf folgenden Dosiervorgang ist die Schnecke nun schon vollständig mit Schmelze gefüllt und kann daher gleich einen Druck aufbauen.At the Injecting the melt in the metering zone thereby only in a vortex flow moves However, there is no backflow of melt. For the Following dosing the screw is now completely with Melt filled and therefore can immediately build up a pressure.

Durch die Schneckenrotation während des Einspritzens werden auch die Schneckengänge der Einzugszone zu einem höheren Anteil mit Granulat gefüllt. Dadurch ist beim anschließenden Dosiervorgang auch die Gefahr geringer, dass Luft mit in den Schneckenvorraum gefördert wird.By the snail rotation during Injection also turns the helical passages of the intake zone into one higher Proportion filled with granules. This is the subsequent Dosing also reduces the risk of air being in the worm anteroom promoted becomes.

11
Schneckeslug
22
Schneckenspitzescrew tip
33
Sperringlocking ring
44
Anschlagringstop ring
55
Axiale Bewegung der Schnecke 1 Axial movement of the screw 1
66
Rotationsbewegung der Schnecke 1 Rotational movement of the screw 1
77
Leckstromleakage current
88th
Aufdrückkraftimpression force
99
Schließkraftclosing force
1010
Schneckenstegflighting
φφ
SchneckensteigungswinkelScrew pitch angle
Vzy,a V zy, a
axiale Geschwindigkeit des Zylindersaxial Speed of the cylinder
V*zy,x, V*zy,z V * zy, x , V * zy, z
Geschwindigkeit bei reiner axialer Bewegungspeed with pure axial movement
Vzy,u V zy, u
Umfangsgeschwindigkeitcircumferential speed
Vzy,res V zy, res
resultierende Geschwindigkeitresulting speed

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben eines Einspritzvorganges mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, wobei die Plastifizier- und Einspritzschnecke translatorisch und rotatorisch bewegbar ist und eine Rückstromsperre mit einem Sperring (3) umfasst, wobei plastifizierte Kunststoffmasse mittels rotatorischer Bewegung (6) in einen Schneckenvorraum gefördert wird, wobei aus dem Schneckenvorraum durch eine translatorische Bewegung (5) der Schnecke die plastifizierte Kunststoffmasse in die Kavität eines Werkzeuges gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (1) während der translatorischen Bewegung (5) zusätzlich eine rotatorische Bewegung (6) ausführt, wobei die zusätzliche rotatorische Bewegung (6) derart ausgeführt wird, dass ein Verschieben plastifizierter Kunststoffmasse in den Schneckengängen in Richtung der Einfüllöffnung des Zylinders verhindert wird.Method for operating an injection process by means of a plasticizing and injection screw, wherein the plasticizing and injection screw is translationally and rotationally movable and a return flow barrier with a locking ring ( 3 ), wherein plasticized plastic mass by means of rotational movement ( 6 ) is conveyed into a worm anteroom, wherein from the worm antechamber by a translational movement ( 5 ) of the screw the plasticized plastic mass is conveyed into the cavity of a tool, characterized in that the screw ( 1 ) during the translational movement ( 5 ) additionally a rotational movement ( 6 ), wherein the additional rotational movement ( 6 ) is performed such that a displacement of plasticized plastic mass in the screw threads in the direction of the filling opening of the cylinder is prevented. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckendrehzahl so angepasst wird, dass der auf den Sperring (3) wirkende Druck (9) auf der Seite des Schneckenvorraumes stets höher ist als der Druck (8) auf den Sperring (3) auf der Seite der Schneckengänge.A method according to claim 1, characterized in that the screw speed is adjusted so that the on the locking ring ( 3 ) acting pressure ( 9 ) on the side of the worm anteroom is always higher than the pressure ( 8th ) on the locking ring ( 3 ) on the side of the screw flights. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der vorliegenden Drücke mittels Druckaufnehmer im Schneckenvorraum und den Schneckengängen erfolgt.Method according to claim 2, characterized in that that the determination of the existing pressures by means of pressure transducer takes place in the antechamber and the screw flights. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckendrehzahl beim Einspritzen nach einem mathematischen Modell geregelt wird, so dass keine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Schneckenkanals auftritt.Method according to claim 1, characterized in that that the screw speed when injecting a mathematical Model is regulated, so no speed component in the direction of the screw channel occurs.
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DE102005007747B3 (en) * 2005-02-18 2006-05-11 Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh Plasticizing machine operating method using two electric motors involves accelerating axial speed of screw during injection with second motor then operating first motor to rotate screw and continue acceleration

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