DE212018000391U1 - Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke - Google Patents

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Abstract

Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke, umfassend einen Zuführabschnitt (1), einen pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (2), einen Auspuffabschnitt (3), einen sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (4) und einen Homogenisierungsabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass die den Zuführabschnitt (1), den pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (2), den Auspuffabschnitt (3), den sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (4) und den Homogenisierungsabschnitt (5) bildenden räumlichen Kurven jeweils eine Vorwärtsverschiebungseigenschaft aufweisen, und wobei die räumlichen Kurven des pulsierenden Plastifizierungsabschnitts (2) und des sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitts (4) sich periodisch ändern, und wobei eine Schneckenkante (8) Schneckennuten (9) der Schnecke in eine Reihe von großvolumigen Schraubennuten (6) und kleinvolumigen Schraubennuten (7) aufteilt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Kunststoffprodukten, insbesondere eine Plastifizierschnecke, die mit einem auf volumetrischer Verformung basierten pulsierenden Bewegungsverfahren den plastifizierten Transport vervollständigt.
  • STAND DER TECHNIK
  • Der Kernprozess der Kunststoffverarbeitung besteht darin, dass ein pulverförmiger oder körniger Kunststoff in den Verarbeitungszylinder gefördert wird und durch die Plastifizier- und Fördereigenschaften der Schnecke die Verarbeitungsarbeitsschritte wie Erhitzen bei hoher Temperatur, Komprimieren und Plastifizieren im Zylinder erlebt, um eine Hochtemperaturschmelze zu bilden, die dann unter Verwendung von verschiedenen Formwerkzeugen geformt und verarbeitet wird. Die Kompressions-, Transport- und Plastifizierungseffekte von Kunststoffen hängen eng mit der strukturellen Konstruktion der Schnecke zusammen, der die Kernkomponente der Plastifizierungsvorrichtung darstellt, und der Plastifizierungsprozess der Zylinderschnecke, die in verschiedenen Arten von bestehenden Kunststoffverarbeitungsgeräten verwendet wird, basiert auf dem Prinzip der Scherrheologie, nämlich wird die Plastifizierung des Materials durch Schneiden, Reißen, Erhitzen und Ziehen des Materials vervollständigt.
  • Nach langjähriger Verarbeitungserfahrung kann es herausgefunden werden, dass die nach dem Prinzip der reinen scherenden rheologischen Plastifizierung aufgebaute Schnecke die folgenden Nachteile aufweist: 1. eine zu große Länge der Schnecke führt zu einem hohen Energieverbrauch während des Plastifizierungsprozesses; 2. die Molekülkettenstruktur von Kunststoff ist in dem ununterbrochenen und kontinuierlichen Scherprozess anfällig für eine Zerstörung und Beschädigung, was sich auf die Leistung von Kunststoffprodukten auswirkt; 3. während des Transportprozesses ist der relative Spalt zwischen der Schneckenkante und der Schneckennut fixiert und die innere Scherspannung in der Schmelze ist groß, durch die Reibung zwischen den Molekülen wird eine übermäßige innere Wärme erzeugt, was nicht förderlich für die Steuerung der Temperatur der Schmelze ist, wodurch die Qualität des geformten Produkts beeinträchtigt wird.
  • INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mit der pulsierenden Verformung zwischen den Volumina als Hauptmerkmal ausreichende Bedingungen für die ziehende rheologische Plastifizierung zu schaffen und eine Schnecke, die auf der volumetrischen Verformung und der pulsierenden Änderung basiert die Plastifizierung vervollständigen kann, zur Verfügung zu stellen, um die Mängel aus dem Stand der Technik zu überwinden.
  • Das obige Ziel der vorliegenden Erfindung wird mit der folgenden technischen Lösung erreicht: eine auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke, umfassend einen Zuführabschnitt, einen pulsierenden Plastifizierungsabschnitt, einen Auspuffabschnitt, einen sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt und einen Homogenisierungsabschnitt, wobei die den Zuführabschnitt, den pulsierenden Plastifizierungsabschnitt, den Auspuffabschnitt, den sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt und den Homogenisierungsabschnitt bildenden räumlichen Kurven jeweils eine Vorwärtsverschiebungseigenschaft aufweisen, und wobei die räumlichen Kurven des pulsierenden Plastifizierungsabschnitts und des sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitts sich periodisch ändern, und wobei die Schneckenkante die Schneckennuten der Schnecke in eine Reihe von großvolumigen Schraubennuten und kleinvolumigen Schraubennuten aufteilt.
  • In der obigen technischen Lösung sind der pulsierende Plastifizierungsabschnitt und der sekundäre pulsierende Plastifizierungsabschnitt jeweils durch sich periodisch ändernde gekrümmte Mehrkopf-Spiralraumflächen gebildet, wobei die Anzahl der Gewindeköpfe im Bereich von 2-6 ausgewählt werden kann. Mit dem Aufbau kann die Schnecke beim Antreiben von Kunststoffpartikeln zum Plastifizieren angemessene Transporteigenschaften und ein sich allmählich änderndes Kompressionsverhältnis aufweisen, während des Erwärmungstransports von Kunststoffen ist das Volumen des zwischen der Schneckennut und der Schneckenkante gebildeten Hohlraums unterschiedlich und ändert sich periodisch abwechselnd. Dadurch kann eine starke ziehende rheologische Plastifizierungsfunktion für die Schmelze erzeugt werden, um die physikalischen Eigenschaften der Schmelze während des Plastifizierungsprozesses zu verbessern.
  • In der obigen technischen Lösung kann die pulsierende Plastifizierschnecke zylindrisch oder konisch ausgebildet sein, so dass die Schnecke an verschiedene Anwendungsanlässe angepasst werden kann.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik kann die obige technische Lösung, die durch die vorliegende Erfindung konzipiert wird, im Allgemeinen die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielen:
    1. 1. während der Drehung der Schnecke zeigt das Schmelzvolumen eine periodische pulsierende Änderung, wenn die Kunststoffteilchen die beiden pulsierenden Plastifizierungsabschnitte passieren, und die Dispergierung und Plastifizierung des Kunststoffs werden durch die volumetrische Verformung vervollständigt, während die durch die Reibung erzeugte innere Wärme zwischen den Molekülen verringert wird, um das Prozessfenster beim Formen von Kunststoffprodukten zu erweitern;
    2. 2. beim Fördern und Plastifizieren von Kunststoffpartikeln erfüllt die Schnecke den Plastifizierungsmechanismus der Zugrheologie und Scherrheologie, wodurch die Länge der Schnecke stark verringert wird, während der Ertrag sichergestellt wird, um ein niedrigeres Energieverbrauchverhältnis zu erzielen.
  • Figurenliste
  • Im Zusammenhang mit den Figuren werden die ausführlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Folgenden näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Gesamtstrukturansicht einer auf volumetrischer Verformung basierten pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt eine partielle vergrößerte Ansicht der Passbeziehung zwischen der Schneckenkante und der Schneckennut einer auf volumetrischer Verformung basierten pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer ersten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 4 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer zweiten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 5 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer dritten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 6 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer vierten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 7 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer fünften Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 zeigt eine schematische Gesamtstrukturansicht einer auf volumetrischer Verformung basierten pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Zuführabschnitt 1, einen pulsierenden Plastifizierungsabschnitt 2, einen Auspuffabschnitt 3, einen sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt 4 und einen Homogenisierungsabschnitt 5, wobei die den Zuführabschnitt 1, den pulsierenden Plastifizierungsabschnitt 2, den Auspuffabschnitt 3, den sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt 4 und den Homogenisierungsabschnitt 5 bildenden räumlichen Kurven jeweils eine Vorwärtsverschiebungseigenschaft aufweisen, und wobei die räumlichen Kurven des pulsierenden Plastifizierungsabschnitts 2 und des sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitts 4 sich periodisch ändern, und wobei die Schneckenkante 8 die Schneckennuten der Schnecke in eine Reihe von großvolumigen Schraubennuten 6 und kleinvolumigen Schraubennuten 7 aufteilt. 2 zeigt eine partielle vergrößerte Ansicht der Passbeziehung zwischen der Schneckenkante 8 und der Schneckennut 9 der auf volumetrischer Verformung basierten pulsierenden Plastifizierschnecke.
  • In einer technisch optimierten Lösung der vorliegenden Erfindung sind der pulsierende Plastifizierungsabschnitt 2 und der sekundäre pulsierende Plastifizierungsabschnitt 4 jeweils durch sich periodisch ändernde gekrümmte Mehrkopf-Spiralraumflächen gebildet, wobei die Anzahl der Gewindeköpfe im Bereich von 2-6 ausgewählt werden kann. Mit dem Aufbau kann die Schnecke beim Antreiben von Kunststoffpartikeln zum Plastifizieren angemessene Transporteigenschaften und ein sich allmählich änderndes Kompressionsverhältnis aufweisen; während des Erwärmungstransports von Kunststoffen ist das Volumen des zwischen der Schneckennut 8 und der Schneckenkante 9 gebildeten Hohlraums unterschiedlich und ändert sich periodisch abwechselnd. Dadurch kann eine starke ziehende rheologische Plastifizierungsfunktion für die Schmelze erzeugt werden, um die physikalischen Eigenschaften während des Plastifizierungsprozesses zu verbessern.
  • In einer weiteren technisch optimierten Lösung der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der pulsierenden Plastifizierschnecke sowohl um eine zylindrische pulsierende Plastifizierschnecke 10 als auch um eine konische pulsierende Plastifizierschnecke 13 handeln, so dass die Schnecke an verschiedene Anwendungsanlässe angepasst werden kann.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer ersten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine einzelne zylindrische pulsierende Plastifizierschnecke 10, ein Plastifizierungshohlraum 11 und eine Einspeiseöffnung 12 einen pulsierenden Plastifizierungs-Extruder mit einer einzelnen Schnecke bilden. Durch die pulsierende Änderung der großvolumigen Schraubennuten 6 und der kleinvolumigen Schraubennuten 7 gemäß 1 wird der Plastifizierungseffekt von Kunststoffen verbessert.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer zweiten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zwei zylindrische pulsierende Plastifizierschnecken 10 und ein Plastifizierungshohlraum 11 einen pulsierenden Plastifizierungs-Extruder mit doppelten Schnecken bilden. Durch die periodische pulsierende Änderung im Drehungsprozess der großvolumigen Schraubennuten 6 und der kleinvolumigen Schraubennuten 7 gemäß 1 und die Vorwärts- und Rückwärtsreibung der Schneckenkante 8 an einer Position in der Schneckennut 9 entlang der axialen Richtung gemäß 2 verfügt der pulsierende Plastifizierungs-Extruder mit doppelten Schnecken über einen niedrigen Energieverbrauch, eine gute Plastifizierung und andere Vorteile.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer dritten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine einzelne konische pulsierende Plastifizierschnecke 13, ein Plastifizierungshohlraum 11 und eine Einspeiseöffnung 12 einen konischen pulsierenden Plastifizierungs-Extruder bilden.
  • Während des Vorantreibens der Plastifizierung von Kunststoffen erzeugt die konische pulsierende Plastifizierschnecke 13 im Zusammenhang mit den großvolumigen Schraubennuten 6 und den kleinvolumigen Schraubennuten 7 gemäß 1 eine pulsierende Plastifizierung, um den Plastifizierungseffekt zu verstärken.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer vierten Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zwei konische pulsierende Plastifizierschnecken 13 und ein Plastifizierungshohlraum 11 einen konischen pulsierenden Plastifizierungs-Extruder mit doppelten Schnecken bilden. Während des Vorantreibens der Plastifizierung von Kunststoffen verleihen die beiden konischen pulsierenden Plastifizierschnecken 13 im Zusammenhang mit den großvolumigen Schraubennuten 6 und den kleinvolumigen Schraubennuten 7 gemäß 1 und dem Arbeitsprinzip der Schneckenkante 8 und der Schneckennut 9 gemäß 2 dem Extruder einen niedrigen Energieverbrauch, eine optimierte Plastifizierung und viele andere Vorteile.
  • 7 zeigt eine Schnittansicht einer Komponente in einer fünften Ausführungsform der pulsierenden Plastifizierschnecke gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn die Bauteile der pulsierenden Plastifizierschnecke für eine Spritzgussmaschine verwendet werden, ist sie zu einer pulsierenden Plastifizierungs-Spritzgussmaschine geworden. Nach dem obigen pulsierenden Plastifizierungsprinzip weist die neuartige pulsierende Plastifizierungs-Spritzgussmaschine ebenfalls die pulsierenden Plastifizierungsseigenschaften auf, wodurch die Vorteile einer guten Plastifizierung und eines niedrigen Energieverbrauchs erreicht werden.
  • Der Fachmann auf diesem Gebiet kann leicht verstehen, dass der vorstehende Inhalt nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, darauf ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Alle unter Gedanken und Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ausgeführten Änderungen, äquivalenten Ersetzungen und Verbesserungen sollen als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zuführabschnitt
    2
    Pulsierender Plastifizierungsabschnitt
    3
    Auspuffabschnitt
    4
    Sekundärer pulsierender Plastifizierungsabschnitt
    5
    Homogenisierungsabschnitt
    6
    Großvolumige Schraubennut
    7
    Kleinvolumige Schraubennut
    8
    Schneckenkante
    9
    Schneckennut
    10
    Zylindrische pulsierende Plastifizierschnecke
    11
    Plastifizierungshohlraum
    12
    Einspeiseöffnung
    13
    Konische pulsierende Plastifizierschnecke

Claims (4)

  1. Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke, umfassend einen Zuführabschnitt (1), einen pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (2), einen Auspuffabschnitt (3), einen sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (4) und einen Homogenisierungsabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass die den Zuführabschnitt (1), den pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (2), den Auspuffabschnitt (3), den sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitt (4) und den Homogenisierungsabschnitt (5) bildenden räumlichen Kurven jeweils eine Vorwärtsverschiebungseigenschaft aufweisen, und wobei die räumlichen Kurven des pulsierenden Plastifizierungsabschnitts (2) und des sekundären pulsierenden Plastifizierungsabschnitts (4) sich periodisch ändern, und wobei eine Schneckenkante (8) Schneckennuten (9) der Schnecke in eine Reihe von großvolumigen Schraubennuten (6) und kleinvolumigen Schraubennuten (7) aufteilt.
  2. Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Plastifizierungsabschnitt (2) durch sich periodisch ändernde gekrümmte Mehrkopf-Spiralraumflächen gebildet ist, wobei die Anzahl der Gewindeköpfe 2-6 beträgt.
  3. Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre pulsierende Plastifizierungsabschnitt (4) ebenfalls durch sich periodisch ändernde gekrümmte Mehrkopf-Spiralraumflächen gebildet ist, wobei die Anzahl der Gewindeköpfe 2-6 beträgt.
  4. Auf volumetrischer Verformung basierte pulsierende Plastifizierschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende Plastifizierschnecke sowohl zylindrisch als auch konisch ausgebildet sein kann.
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