DE3744553C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnecke für eine Spritzgießmaschine mit Zylinderentgasung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schnecken sind in zahlreichen Varianten aus dem Stand der Technik bekannt (z. B. GB-PS 15 97 770). In einer speziellen Ausführungsform sind die Schnecken in eine erste und eine zweite Stufe unterteilt. Zur Verbesserung der Plastifizierfähigkeit sowie zum besseren Durchkneten und Dispergieren besitzt die Schnecke zwischen dem Hauptsteg eingebettet einen Zwischensteg, welcher zumindest abschnittsweise gebildet ist.

Ein Zwischensteg ist auch bei einer aus der DE 24 03 989 B2 bekannten Schnecke vorhanden, wobei der Zwischensteg unter einem spitzen Winkel mit dem Hauptsteg endseitig verbunden ist. Dabei ist jeweils die Höhe des Zwischenstegs identisch mit der Höhe des Hauptstegs.

Die Schnecken befinden sich üblicherweise in einem Heizzylinder, so daß die Wärme radial von außen auf das durch die Schnecke bewegte Material einwirkt. Es hat sich nun gezeigt, daß in gewissen Fällen das von der Schnecke bewegte Material nicht ausreichend genug erwärmt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schnecke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß insbesondere im Bereich des Zwischenstegs eine gute Erwärmung des thermoplastischen Kunstharzmaterials erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Enden des Zwischenstegs mit dem Hauptsteg durch axiale Schwellen verbunden sind, die eine geringere Höhe als der Hauptsteg aufweisen. Vorzugsweise sind bei einer Schnecke mit einer ersten und einer zweiten Stufe mit in beiden Stufen vorhandenen Zwischenstegen an allen Zwischensteg-Enden derartige axiale Schwellen oder Dämme vorhanden. Durch diese Schwellen oder Dämme wird das transportierte Material radial etwas nach außen gedrängt, so daß es in größerer Nähe zu der Heizvorrichtung gelangt und dadurch besser erwärmt werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schnecke;

Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießmaschine mit Zylinderentgasung, bei der die Schnecke zum Einsatz gelangt;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Schnecke;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht der in Fig. 4 mit "Y" gekennzeichneten Einzelheit; und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI- VI in Fig. 5.

Die Schnecke ist Bestandteil einer in Fig. 3 schematisch dargestellten Spritzgießmaschine mit Zylinderentgasung. Die Maschine nach Fig. 3 enthält eine erste Stufe A, die bei einem Dosierbereich a mit einem Mischabschnitt 1 versehen ist, sowie eine zweite Stufe B in Form eines vollen, d. h. eines durchgehenden Stegs. In diesem Bereich ist eine Entlüftungsöffnung 2 vorhanden. Eine Fördervorrichtung 3 enthält einen Heizzylinder 3a. Thermoplastisches Kunstharz wird über einen Einfülltrichter 3b eingefüllt. Die Fördereinrichtung befördert eine solche Menge an Kunstharz, daß die Menge des durch die erste Stufe A beförderten Materials nicht die Menge des durch die zweite Stufe B beförderten Materials übersteigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Die bei einer Spritzgießmaschine mit Zylinderentgasung verwendbare Schnecke 10 umfaßt eine erste Stufe A, die einen Zuführabschnitt 11, einen Kompressionsabschnitt 12 und einen Dosierabschnitt 13 beinhaltet, sowie eine zweite Stufe B, die einen Zuführabschnitt 14, einen Kompressionsabschnitt 15 sowie einen Dosierabschnitt 16 beinhaltet. Die Schnecke ist mit einem schraubenlinienförmigen Hauptsteg 17, einem schraubenlinienförmigen Zwischensteg 18 in der ersten Stufe A sowie einem schraubenlinienförmigen Zwischensteg 19 in der zweiten Stufe B ausgebildet. Beide Zwischenstege 18 und 19 sind jeweils für die Dosierabschnitte 13 und 16 vorgesehen. Die zwischen Hauptsteg und Zwischensteg gebildeten Schneckennuten sind an Eintrittsenden 18a, 19a und Austrittsenden 18b, 19b offen. Zur Verhinderung eines übermäßigen Knetens und Mischens des Materials, wie es bei der herkömmlichen Maschine des Dulmage-Typs auftritt, sind die Nuten an ihren Eintrittsenden 18a, 19a sowie ihren Austrittsenden 18b, 19b über eine Länge von einer oder zwei Steigungen (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt diese Länge eine Steigung) derart offen, daß an diesen Bereichen keine Dämme bzw. Schwellen gebildet sind. Als Alternative hierzu kann, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, zum Zweck der Schaffung einer weniger starken Knetwirkung wie bei dem Mischabschnitt des Standes der Technik der Talbereich jeder Nut von seinem Boden in Richtung auf die Oberseite des Untergewindes sanft ansteigend ausgebildet sein, wie dies bei den Bezugszeichen C gezeigt ist.

Im folgenden werden nun die Ergebnisse von Tests angegeben, die mit der Schnecke gemäß der vorliegenden Erfindung sowie mit einer Schnecke des Standes der Technik durchgeführt wurden.

Beispiel 1

Es wurden eine Schnecke gemäß der Erfindung und eine Schnecke herkömmlicher Konstruktion mit einem Durchmesser von 60 mm hergestellt. Mit diesen Schnecken wurde ein Acrylbutadienstyrolcopolymer mit einer Drehzahl von 200 min^-1 bei einer Temperatur von 235°C verarbeitet.

Die nachfolgende Tabelle I zeigt die vergleichsweisen Ergebnisse der mit der erfindungsgemäßen Schnecke sowie der Schnecke des Standes der Technik durchgeführten Tests.

Tabelle I

Beispiel 2

Außerdem wurde eine erfindungsgemäße Schnecke sowie eine Schnecke des Standes der Technik mit einem Durchmesser von jeweils 60 mm zum Vergleichen der physikalischen Eigenschaften der aus einem harten Polyvinylchlorid bzw. Hart-PVC bestehenden geformten Erzeugnisse verwendet.

Die Ergebnisse dieses Tests sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben.

Tabelle II

Beispiel 3

Die nachfolgende Tabelle III zeigt die Resultate von Tests hinsichtlich der Reinigungszeit, der Menge des durch Reinigung ausgebrachten Kunstharzes sowie des Zeitraums des Verbleibs eines zuvor verwendeten Kunstharzes zu dem Zeitpunkt, bei dem das Kunstharz von einem rot eingefärbten Polypropylen auf ein natürliches oder nicht eingefärbtes Polypropylen umgewechselt wird.

Tabelle III

Wie aus diesen Tabellen zu erkennen ist, ist die erfindungsgemäße Schnecke im Vergleich zu der Schnecke des Standes der Technik vorteilhafter hinsichtlich der Plastifizierfähigkeit, des Schneckendrehmoments, des Ansteigens des Kunstharzes in die Entlüftungsöffnung sowie hinsichtlich des Wechsels von einem eingefärbten Kunstharz auf ein nicht eingefärbtes Kunstharz, wodurch die erfindungsgemäße Schnecke die eingangs genannten Ziele erreicht.

Bei herkömmlichen Schnecken war es notwendig, einen hohen Gegendruck von mehr als 20 kp/cm² zum wirksamen Dispergieren des Färbemittels aufzubringen, was nicht nur zu einer Verminderung der Plastifizierfähigkeit führt, sondern auch zu einer Erhöhung der Kunstharztemperatur führt, wodurch die Produktivität vermindert und die Qualität der Erzeugnisse verschlechtert werden.

Eine Ausführungsform der Schnecke, wie sie in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt ist, kann diese Probleme lösen. In diesen Figuren wird ein durch eine Zuführöffnung 31 zugeführtes thermoplastisches Material mittels eines Förderabschnitts C, eines Kompressionsabschnitts D sowie eines Dosierabschnitts M in Richtung X befördert. Für die Schnecke ist ein kontinuierlicher Hauptsteg 32 mit konstanter Steigung über die gesamte Länge des Förderabschnitts C, des Kompressionsabschnitts D sowie eines Bereichs des Dosierabschnitts M vorgesehen. An dem in Förderrichtung vorderen Ende des Dosierabschnitts ist ein Mischbereich 33 vorgesehen, der mit schräg verlaufenden Rippen 34 und 35 ausgestattet ist. Diese Rippen können durch Nuten ersetzt werden.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des in Fig. 4 mit einem Kreis Y umgebenen Bereichs; diese Figur zeigt die Relation zwischen dem Hauptsteg 32 und dem Zwischensteg 36, das eine geringfügig niedrigere Höhe als der Hauptsteg sowie einen größeren Steigungswinkel aufweist. Die einander gegenüberliegenden Enden des Zwischenstegs sind mit dem Hauptsteg durch Dämme bzw. Schwellen 37 verbunden, die eine niedrigere Höhe als der Hauptsteg aufweisen und sich in Axialrichtung der Schnecke erstrecken. Ohne die Schwellen würde das Kunstharz gefördert, ohne geschmolzen zu werden, während dann, wenn die Schwellen wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, das Kunstharz geschmolzen wird, wenn es über die Schwellen fließt, da die Schnecke einer Spritzgießmaschine in einem Heizzylinder enthalten ist. Aus diesem Grund ist die Höhe der Schwellen derart gewählt, daß das Kunstharz ohne Stagnation geschmolzen wird. Daher hat die Schnecke dieses Ausführungsbeispiels eine Charakteristik, die zwischen der des offenen Typs und der des geschlossenen Typs liegt. Außerdem ist, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, jede Schwelle 37 derart ausgebildet, daß sie von dem Boden der Nut zwischen dem benachbarten Hauptgewinde 32 sanft und glatt ansteigt, so daß das Kunstharz durch den Heizzylinder wirksam erwärmt würde. Als Ergebnis hiervon wird das Kunstharz in wirksamer Weise durchgeknetet, wenn es sich über die Schwelle bewegt. Da außerdem an dem einen Ende des Dosierabschnitts ein Mischbereich 33 vorgesehen ist, der eine ausreichend große Dispersion bewirkt, läßt sich die Dispersion aufgrund eines geringen Gegendrucks in zufriedenstellender Weise ausführen.

Waschbehälter bzw. Waschwannen mit einem Gewicht von 315 g, einem oberen Durchmesser von 340 mm und einer Tiefe von 125 mm wurden unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Schnecke sowie unter Verwendung dreier bekannter Schnecken unter Verwendung von Polypropylen hergestellt, dem ein Färbemittel mit einem Gewichtsverhältnis von 0,1, 0,4 bzw. 0,8% beigemischt wurde.

Der Formvorgang wurde unter folgenden Bedingungen ausgeführt:

Anzahl der Umdrehungen der Schnecke:
175 Umdrehungen pro Minuten (Maximum)
Gegendruck: 0 und 10 bzw. 20 kp/cm²
Arbeitszyklus: Einspritzen: 5 Sekunden,
Kühlen: 15 Sekunden,
Zeitdauer eines Zyklus: 34 Sekunden
Zylindertemperatur: 225°C
Gießmaschine: IS-550E (hergestellt von der Firma Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha)
Formklemmkraft: 100 Tonnen
Schneckendurchmesser: 75 mm

Unter Ausführung des Formvorgangs unter den vorstehend genannten Bedingungen wurde der Färbemittel- Dispersionszustand mit einer Farbdifferenz-Meßeinrichtung gemessen, und die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle IV gezeigt.

Tabelle IV

Wie aus dieser Tabelle zu erkennen ist, besitzt die Schnecke gemäß diesem Ausführungsbeispiel selbst bei einem Gegendruck von weniger als 20 kp/cm² ein hohes Dispergiervermögen.

Claims (3)

1. Schnecke für eine Spritzgießmaschine mit Zylinderentgasung mit einer ersten Stufe (A) und einer zweiten Stufe (B), wobei beide Stufen durch einen Zuführabschnitt (11, 14), einen Kompressionsabschnitt (12, 15) und einen Dosierabschnitt (13, 16) gebildet werden, die aufeinanderfolgend angeordnet sind, und wobei die Schnecke mit einem schraubenlinienförmigen Hauptsteg (17, 32) zum Befördern eines einzuspritzenden Materials versehen ist, und für die zweite Stufe (B) zwischen dem Hauptsteg (17, 32) ein schraubenlinienförmiger Zwischensteg (19, 36) wenigstens in einem Bereich der Stufe (B) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Zwischensteges (19, 36) mit dem Hauptsteg (17, 32) durch axiale Schwellen (37) verbunden sind, die eine geringere Höhe als der Hauptsteg aufweisen.

2. Schnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischensteg (36) in dem Kompressionsabschnitt (15) ausgebildet ist und eine oder zwei Ganghöhen lang ist.

3. Schnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischensteg (18, 36) eine geringere Höhe als der Hauptsteg (17, 32) aufweist.