DE4236662C2 - Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und faserförmigen Einlagen - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und faserförmigen EinlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von Formteilen aus plastifizierbarem Material, insbe
sondere thermoplastischen oder duroplastischen Kunst
stoffen, und faserförmigen Einlagen, insbesondere Glas-,
Kohlenstoff- oder Aramidfasern, mit einer einzugseitig
mit dem plastifizierbaren Material und den Einlagen be
schickbaren, einen hohlzylindrischen Stator und einen
koaxial im Stator angeordneten, aus einer Schnecke und
einem ausstoßseitigen Mischerteil bestehenden Rotor
aufweisenden Schneckenmischmaschine der im Oberbegriff
der Ansprüche 1 und 15 angegebenen Gattung.
Die bisher bekannten Schneckenmischmaschinen weisen
entsprechend einer geometrischen Aufteilung der Schnecke
eine Einzugzone, eine Kompressionszone, eine Mischzone
und eine Ausstoßzone auf, wobei die Kompressionszone
gegebenenfalls durch eine Dekompressionszone für die
Entlüftung unterbrochen sein kann. Der Rotor läuft um
seine eigene Achse um und ist im Falle einer Spritz
gießmaschine zusätzlich axial verschiebbar. Die aus
stoßseitige Mischzone hat vor allem die Aufgabe, das
ankommende plastifizierte Material zusammen mit den fa
serförmigen Einlagen gleichmäßig zu erwärmen und zu ho
mogenisieren, wobei gleichzeitig eine möglichst geringe
Faserschädigung realisiert werden soll. Der Forderung
nach thermischer und mechanischer Homogenität, sowie
einem möglichst großen Anteil von ausreichend langen
Fasern, die die Qualität des Formteils wesentlich be
stimmen, stehen die physikalischen Eigenschaften von
Polymerschmelzen, wie z. B. die Strukturviskosität und
niedrige Wärmeleitfähigkeit sowie die in den bekannten
Schneckenmischmaschinen auftretenden hohen Scherkräfte
und Scherdeformationen entgegen. Dies erschwert einer
seits die gleichmäßige Erwärmung und Durchmischung und
kann andererseits zu einer erheblichen Faserlängenre
duktion der Einlagen führen.
Demgegenüber weisen gerade langfaserverstärkte Compo
site ein erheblich verbessertes Leistungsprofil hin
sichtlich Schlagzähigkeit (auch bei tiefen Temperatu
ren) und Bruchverhalten (kein Splitterbruch) sowie eine
größere Steifigkeit bei erhöhten Temperaturen auf. Dem
vorteilhaften Eigenschaftsprofil dieser Werkstoffklasse
steht die zeitaufwendige und kostenintensive Compoun
dierung der Langfasergranulate gegenüber. Die Länge der
Granulate und damit die Faserausgangslänge ist auf ca.
12 bis 13 mm begrenzt. Längere Granulate können zu ver
arbeitungstechnischen Schwierigkeiten führen. Zur Ver
meidung dieser Nachteile ist es zwar an sich bekannt
(EP 124 003 B1), die faserförmigen Einlagen in Form von
Endlosfasern direkt in die Schmelze einer Schnecken-
Kolben-Spritzgießmaschine zu inkorporieren. Zu diesem
Zweck wird dort der axiale Bewegungsantrieb der Schnecke
nicht nur zum Ausstoßen sondern auch während des Ein
ziehens und Einmischens der Einlagen betätigt. Schwie
rigkeiten sind dort jedoch zu erwarten bei der Gleich
mäßigkeit des Fasereinzugs und des Fasergehalts in der
Schmelze und bei der Benetzung der Fasern mit der Schmel
ze vor allem bei dicken Fasersträngen, der Einstellung
einer optimalen Faserlängenverteilung sowie der Homoge
nisierung der Fasern in der Schmelze und damit im Form
teil.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu
grunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art
zu entwickeln, die besonders für langfasrige Einlagen
eine verbesserte Benetzung, eine homogene Verteilung
und eine Minimierung der Faserschädigung bei möglichst
engem Faserlängenspektrum gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen
1 und 15 angegebenen Merkmalskombinationen vorge
schlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei
terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhäng
igen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß der Geome
trie der Mischzone und/oder der Fasereinzugzone eine
Schlüsselfunktion bei der Faserlängenverteilung, der
Benetzung der Fasern mit der Schmelze und der Homogeni
tät im Endprodukt zukommt.
Um diesen Voraussetzungen gerecht zu werden, wird gemäß
einer ersten Lösungsalternative vorgeschlagen, daß in
an sich bekannter Weise (EP 48 590 B1 und EP 340 873 A1)
der Mischerteil des Rotors und ein den Mischerteil ko
axial umgebender Mischerring in gegeneinander versetz
ten Umfangsreihen und Axialreihen angeordnete, an ihren
einander zugewandten durch einen Ringspalt voneinander getrennten
Seiten offene Mischkammern aufweisen, wobei zur Lösung der Aufgabe
die spaltseitigen Öffnungskanten der Mischkammern konvex abgerundet
sind und wobei der Krümmungsradius der Abrundungen
erfindungsgemäß wie folgt bestimmt werden kann:
wobei d den Durchmesser und ε die Bruchdehnung der faserförmigen
Einlagen bedeuten und die Konstante c wie folgt zu wählen ist:
1 c 50.
Die Bruchdehnung ε des Fasermaterials ist definiert als
wobei Δl die lineare Dehnung der Faser im Bruchfalle und l₀ die
Ausgangsfaserlänge bedeuten.
Vorteilhafterweise sind auch die materialführenden Kanten im Ein- und
Auslaufbereich des Rotors und gegebenenfalls eines vor dem Rotor
angeordneten Rücklaufsperrings in der oben beschriebenen Weise
abzurunden.
In der nachstehenden Tabelle sind für verschiedene Fasermaterialien
einige typische Werte für den Faserdurchmesser d, die Bruchdehnung ε
und den kritischen Krümmungsradius d/ε angegeben:
Bei einer Glasfasereinlage mit einem Faserdurchmesser
von d = 20 · 10-3 mm und einer Bruchdehnung von ε = 0,02
erhält man somit eine Ringspaltweite von mindestens 0,2 mm,
vorzugsweise 0,4 bis 1 mm, während der Krümmungsra
dius der materialführenden Kanten in diesem Falle mit
mindestens 1 mm, vorzugsweise 2 bis 50 mm zu wählen
ist.
Vorteilhafterweise ist die Weite des Ringspalts so zu wählen, daß sie
mindestens dem 10fachen, vorzugsweise dem 20- bis 100fachen
Durchmesser der faserförmigen Einlagen entspricht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, daß der Mischerring starr oder einstückig mit dem
Stator verbunden ist (entsprechend EP 48 590 B1) und
vorzugsweise den gleichen Innendurchmesser wie dieser
aufweist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen,
wenn im Sinne der EP 340 873 A1 der Mischerring gegen
über dem Rotor und dem Stator drehbar angeordnet ist.
Der Mischerring kann in diesem Falle auf dem Rotor zwi
schen einem einzugseitigen, den axialen Materialdurch
laß zwischen Schnecke und rotorseitigen Mischkammern
begrenzenden Ventilsitz und einem ausstoßseitigen An
schlag axial verschiebbar angeordnet werden, und bildet
somit zugleich eine modifizierte Rückflußsperre beim
Ausstoß des angesammelten Plastifikats beim Spritz
gießverfahren. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwi
schen dem beheizten Stator und der Schmelze einerseits
und zur Erzeugung eines Selbstreinigungseffekts ande
rerseits wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge
staltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Mischer
ring radial durchgehende, zur Seite des Stators hin of
fene Mischkammern aufweist.
Um bei großen Faserlängen eine optimale Faserlängenver
teilung und dennoch eine ausreichende Durchmischung zu
erhalten, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mischkammern des
Rotors in zwei bis fünf, vorzugsweise in drei, in Um
fangsrichtung abwechselnd gegeneinander versetzten Um
fangsreihen angeordnet sind, während die Mischkammern
des Mischerrings in einer bis vier, vorzugsweise in zwei,
Umfangsreihen angeordnet sind. Entsprechend sollten die
Mischkammern des Rotors in einer Anzahl n axial abwech
selnd gegeneinander versetzten Axialreihen angeordnet
sein, während die Mischkammern des Mischerrings in ei
ner Anzahl n/2 Axialreihen anzuordnen sind.
Die ausstoßseitige Rotorspitze weist vorteilhafterweise weniger als
sechs, vorzugsweise zwei bis vier, in Umfangsrichtung einen Abstand
voneinander aufweisende, mit den ausstoßseitig angeordneten
Mischkammern des Rotors kommunizierende Axialnuten auf.
Gemäß einer alternativen Lösung der Erfindungsaufgabe ist eine in
Förderrichtung nach einer Einzugöffnung für das plastifizierbare
Material angeordnete Dekompressionszone vorgesehen, in die
mindestens zwei, einen Abstand voneinander aufweisende, mit
dem die Einlage bildenden Fasermaterial beaufschlagbare
Einzugkanäle münden, die in einem gemeinsamen, in den Stator
auswechselbar einsetzbaren Fasereinzugstutzen angeordnet sind.
Die Einzugkanäle sind vorteilhafterweise in Förderrichtung
beabstandet und werden mit je einem zusammenhängenden, die
Einlage bildenden Faserstrang beaufschlagt. Mit dieser Maßnahme
werden die geometrischen Voraussetzungen geschaffen, daß auch
bei unterschiedlichem Fasergehalt durch die Verwendung gleich
dicker Faserstränge kontrollierbare Einzugbedingungen geschaffen
werden, die für eine definierte Faserlängenverkürzung im Zuge des
anschließenden Förder- und Mischvorgangs notwendig sind.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Einzugkanäle mit
bereits abgelängtem Fasermaterial zu beaufschlagen, wozu vor, in
oder nach den Einzugkanälen eine mit einem zusammen
hängenden Faserstrang beaufschlagbare Schneid- oder
Trennvorrichtung zum Ablängen des die Einlage bildenden
Fasermaterials angeordnet
werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die
Einzugkanäle als im wesentlichen radial durch die Statorwandung
hindurchgreifende und im Inneren des Stators die Schnecke
in Drehrichtung teilweise umschlingende, zur Schnecke
hin offene Nuten ausgebildet, wobei die Nuten in ihrem
Umschlingungsbereich zweckmäßig schräg in Förderrichtung
weisen und in Umschlingungsrichtung in ihrer Tiefe ste
tig abnehmen. Mit dieser Maßnahme wird die mechanische
Belastung der Fasern im Einzugbereich minimiert und ein
unerwünschter Austritt von Schmelze verhindert.
Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht kann da
durch erzielt werden, daß die Einzugkanäle im Inneren
des Stators eine in Förderrichtung weisende Verbreite
rung aufweisen, die beim Ausstoß in Spritzgießmaschinen
eine Axialverschiebung des Rotors unter Mitnahme des
Faserstrangs ohne Bruchgefahr ermöglicht.
Der Fasereinzugstutzen weist vorteilhafterweise einen
radial über den hohlzylindrischen Stator überstehenden
Stutzenhalter und einen durch eine Radialaussparung des
Stutzenhalters und des Stators hindurchgreifenden, die
Nuten für die Einzugkanäle aufweisenden auswechselbaren
Stutzeneinsatz auf. Der Stutzenhalter und der Stutzen
einsatz können außenseitig von einer lösbaren Abdeck
platte übergriffen sein, die zu den Einzugkanälen des
Stutzeneinsatzes führende Durchbrüche oder Bohrungen
aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der
Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausfüh
rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Extruder aus
gebildete Schneckenmischmaschine mit Direktver
arbeitung von Endlosfasern;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine in einer Spritz
gießmaschine integrierte Schneckenmischmaschine
mit Direktverarbeitung von Endlosfasern;
Fig. 3a einen Längsschnitt durch die Mischzone der
Schneckenmischmaschine nach Fig. 1 und 2 in
vergrößerter Darstellung;
Fig. 3b eine Draufsicht auf die Rotorspitze und den Mi
scherring nach Fig. 3a;
Fig. 3c einen Querschnitt durch den Rotor und den Mi
scherring entlang der Schnittlinie C-C der Fig.
3a;
Fig. 4a und b einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Mi
scher in quer- und längsgeschnittener Darstel
lung zur Veranschaulichung der Strömungsver
hältnisse in den Mischkammern;
Fig. 5 einen Schnitt durch die Schneckenmischmaschine
im Bereich des Fasereinzugs;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Einzugstutzen gemäß
Fig. 5;
Fig. 7a bis c einen Schnitt, eine Seitenansicht und ei
ne Draufsicht des Stutzeneinsatzes nach Fig. 5;
Fig. 8a, b und c einen Schnitt, eine Seitenansicht und
eine Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausfüh
rungsbeispiel eines Stutzeneinsatzes.
Die in Fig. 1 gezeigte Schneckenmischmaschine ist als
Extruder ausgebildet. Sie besteht im wesentlichen aus
einem hohlzylindrischen Stator 10, einem im Stator um
seine Längsachse drehbar angeordneten Rotor 12, einem
Beschickungstrichter 14 für plastifizierbares Material
in Granulatform, einem Einzugstutzen 26 für Endlosfa
serstränge 18 sowie einer Extrusionsdüse 20. Der hohl
zylindrische Stator 10 ist außenseitig mit einer Heiz
wicklung 23 (vgl. Fig. 5) versehen. Der Rotor 12 weist
in seinem einzugseitigen Bereich einen Schneckenteil 22
und in seinem ausstoßseitigen Bereich einen Mischerteil
24 auf. Im mittleren Bereich des Schneckenteils 22 be
findet sich eine Dekompressionszone 26 mit dem Einzug
stutzen 16 für die Faserstränge 18. Der Mischerteil 24
des Rotors ist von einem Mischerring 28 koaxial umge
ben, der sowohl gegenüber dem Rotor 12 als auch gegen
über dem Stator 10 frei um die Rotorachse drehbar ist.
Der Mischerteil 24 des Rotors 12 und der Mischerring 28
weisen in gegeneinander versetzten Umfangsreihen und
Axialreihen angeordnete, an den einander zugewandten,
durch einen Ringspalt 30 voneinander getrennten Seiten
offene Mischkammern 32, 34 auf, die einzugseitig mit dem
vom Schneckenteil 22 geförderten plastifizierten Mate
rial beaufschlagt und in Richtung Rotorspitze 38 durch
strömt werden. Von dort gelangt das Material über die
in Umfangsrichtung in der Rotorspitze 38 angeordneten
Axialnuten zu einer Ausstoßkammer 42 und zur Extrusions
düse 20.
Die in Fig. 2 gezeigte Schneckenmischmaschine ist als
Spritzgießmaschine ausgebildet. Sie unterscheidet sich
von dem in Fig. 1 gezeigten Extruder lediglich dadurch,
daß der Rotor 12 an seinem einen Ende mit einer Kolben
stange und einem Kolben 46 bestückt ist, welch letz
terer verschiebbar und um die Rotorachse drehbar in ei
ner Kolbenkammer 48 angeordnet ist. Der Rotor kann so
mit unter der Einwirkung des Kolbens eine Vorschubbewe
gung in Richtung des Pfeils 50 ausführen. Während der
Vorschubbewegung wird viskoses Material, das in der
Ausstoßkammer 42 angesammelt ist, durch die an den Aus
stoßkanal 20 angeschlossene Einspritzdüse 52 hindurch
in die Kavität 54 eines Spritzgießwerkzeugs 56 einge
spritzt. Dem Mischerring 28 kommt hierbei zusätzlich
die Funktion einer Rückflußsperre zu. Er ist zu diesem
Zweck längs des Rotors 12 zwischen einem vorderen An
schlag 58 an der Rotorspitze 38 und dem als Ventilsitz
ausgebildeten rückwärtigen Anschlag 60 verschiebbar.
Bei der Vorschubbewegung in Ausstoßrichtung wird der
Mischerring 28 selbsttätig gegen den Ventilsitz 60 ver
schoben und verschließt dadurch die Durchtrittsöffnung
36. Beim anschließenden Fördervorgang gelangt der Rotor
bei geschlossener Einspritzdüse 52 unter allmählichem
Füllen der Ausstoßkammer 42 in seine rückwärtige Endla
ge zurück. Dabei wird der Mischerring 28 selbsttätig
vom Ventilsitz 60 abgehoben und gegen den Anschlag 58
verschoben.
Im Zuge des Füllvorgangs wird laufend Granulat aus dem
Einfülltrichter 14 durch die Schnecke eingezogen und im
beheizten Stator plastifiziert und gefördert. Weiter
werden unter der Scherwirkung der Schnecke die von den
Rovingspulen 62 kommenden Faserstränge 18 in das im
Dekompressionsbereich 26 bereits plastifizierte Kunst
stoffmaterial eingezogen und in diesem im Zuge des Wei
tertransports verteilt. Die Verteilung wird erleichtert
durch die Verwendung einer Mehrzahl relativ dünner Fa
serstränge, die in Längsrichtung gegenüber dem Schnecken
teil versetzt in die Schmelze eingeführt werden. Zu
diesem Zweck weist der Einzugstutzen 16 mehrere in
Axialrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Ein
zugkanäle 64 auf, die über entsprechend angeordnete
Einzugöffnungen 66 in einer Abdeckplatte 68 von außen
her zugänglich sind. Die Einzugkanäle 64 sind durch
randoffene Nuten 64′ in einem Stutzeneinsatz be
grenzt, die zunächst radial durch einen Stutzenhalter
72 und den Stator 10 hindurchgreifen und auf der Innen
seite des hohlzylindrischen Stators 10 in einem die
Schnecke teilweise umschlingenden Bereich zur Schnecke
hin offen sind. Im Umschlingungsbereich sind die Ein
zugnuten 64′ zusätzlich in Förderrichtung um einen Win
kel gegenüber der Umfangsrichtung geneigt, wobei die
zugehörigen Nutenflanken 74′, 74′′ über eine Krümmungsstrecke
76 glatt ineinander übergehen. Ebenso weist
auch der Nutengrund 78′, 78′′ zwischen radialem Einzug
bereich und Umschlingungsbereich eine glatte gekrümmte
Übergangsstrecke 80 auf. Im Umschlingungsbereich 78′′
nimmt die Nutentiefe allmählich bis zum Wert Null ab
(Fig. 7a und b). Der in Fig. 7a bis c gezeigte Stutzen
einsatz hat sich vor allem für Kohlefasern als geeignet
erwiesen, während für die zäheren Glasfasern ein Ein
satz entsprechend Fig. 8a bis c von Vorteil ist. Beim
letztgenannten Stutzeneinsatz weisen die Einzugnuten
64′ in ihrem dem Schneckenteil zugewandten offenen Be
reich eine Verbreiterung 82 in Förderrichtung auf, die
eine Axialverschiebung des Rotors in Einspritzrichtung
ohne die Gefahr eines Faserbruches gewährleistet. Die
Stutzeneinsätze 65 sind nach Entfernung der Abdeckplat
te 68 einfach austauschbar.
Wie insbesondere aus den Fig. 4a und b zu ersehen ist,
findet beim Schmelzentransport durch die Mischzone
durch Wirbelbildung eine intensive Durchmischung der
Schmelze statt, die zu einer gleichmäßigen Temperatur
verteilung und einer weitgehend homogenen Faservertei
lung führt. Der relativ große Ringspalt 30, der um minde
stens eine Größenordnung größer als der Faserdurchmes
ser ist, und die Abrundung der materialführenden Kan
ten, insbesondere im Bereich der über den Ringspalt 30 ein
ander zugewandten Kanten der Mischkammern 32, 34, sorgen
dafür, daß es im Übergangsbereich zwischen den Misch
kammern zu keinem unkontrollierten Faserbruch kommt.
Die Faserlängenverteilung kann dadurch unabhängig von
geometrischen Randeinflüssen allein durch Variation der
Betriebsparameter, wie Staudruck, Rotordrehzahl und
Wärmezufuhr über die Statorwand variiert und damit op
timiert werden.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin
dung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung
von Formteilen aus plastifizierbarem Material und fa
serförmigen Einlagen. Sie ist vor allem in Extrudern
und Spritzgießmaschinen zur Herstellung von thermopla
stischen Kunststoffen mit langfasrigen Verstärkungsein
lagen bestimmt. Die Vorrichtung enthält eine einzugsei
tig mit dem plastifizierbaren Material und den Einlagen
beschickbare Schneckenmischmaschine, die einen hohlzy
lindrischen Stator 10 und einen koaxial im Stator 10
angeordneten, aus einer Schnecke 22 und einem ausstoß
seitigen Mischerteil 24 bestehenden Rotor aufweist. Der
Mischerteil 24 des Rotors und ein den Mischerteil ko
axial umgebender Mischerring 28 weisen an ihren einan
der durch einen Ringspalt 30 voneinander getrennten
Seiten offene Mischkammern 32, 34 auf. Zur Vermeidung
einer unerwünschten geometriebedingten Faserlängenre
duktion entspricht die Weite des Ringspalts 30 minde
stens dem 10fachen des Durchmessers der faserförmigen
Einlagen. Zusätzlich dazu sind die spaltseitigen Öff
nungskanten der Mischkammern 32, 34 konvex abgerundet,
und zwar mit einem Krümmungsradius, der mindestens dem
Verhältnis zwischen Durchmesser und Bruchdehnung der
faserförmigen Einlagen entspricht. Weiter ist in För
derrichtung nach einer Einzugöffnung 14 für das pla
stifizierbare Material eine Dekompressionszone 26 ange
ordnet, in die mindestens zwei einen Abstand voneinan
der aufweisende Einzugkanäle 64 für je einen zusammen
hängenden, die Einlage bildenden Faserstrang 18 münden.
Claims (25)
1. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem
Material, insbesondere thermoplastischem oder duroplastischem
Kunststoff und faserförmigen Einlagen, insbesondere Glas-,
Kohlenstoff- oder Aramidfasern, mit einer einzugsseitig mit dem
plastifizierbaren Material und den Einlagen beschickbaren, einen
hohlzylindrischen Stator (10) und einen koaxial im Stator angeord
neten, aus einer Schnecke (22) und einem ausstoßseitigen Mischerteil
(24) bestehenden Rotor (12) aufweisenden Schneckenmisch
maschine, wobei der Mischerteil (24) des Rotors und ein den
Mischerteil (24) koaxial umgebender Mischerring (28) in gegen
einander versetzten Umfangsreihen und Axialreihen angeordnete, an
ihren einander zugewandten, durch einen Ringspalt (30)
voneinander getrennten Seiten offene Mischkammern (32, 34)
aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die spaltseitigen Öffnungskanten (84,
86) der Mischkammern (32, 34) konvex abgerundet sind mit einem
Krümmungsradius R d/ε, wobei d den Durchmesser und ε die
Bruchdehnung der faserförmigen Einlagen bedeuten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
materialführenden Kanten im Einlauf- und Auslaufbereich des Rotors
(12) abgerundet sind mit einem Krümmungsradius R d/ε.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Krümmungsradius der Abrundungen R = c · d/ε entspricht, wobei
2 c 50.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Ringspalts (30)
mindestens dem 10fachen Durchmesser der faserförmigen Einlagen
entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Ringspalts dem 20- bis
100fachen Durchmesser der faserförmigen Einlagen entspricht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischerring (28) starr oder
einstückig mit dem Stator (10) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischerring (28) gegenüber dem
Rotor (12) und dem Stator (10) drehbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mischerring (28) auf dem Rotor (12) zwischen einem einzugseitigen,
einen axialen Materialdurchlaß (36) zwischen Schneckenteil (22) und
rotorseitiger Mischkammer (32) begrenzenden Ventilsitz (60) und
einem ausstoßseitigen Anschlag (58) axial verschiebbar angeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischerring (28) radial
durchgehende, zur Seite des Stators (10) hin offene Mischkammern
(34) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammern (32) des Rotors
(12) in zwei bis fünf, vorzugsweise in drei, in Umfangsrichtung
abwechselnd gegeneinander versetzten Umfangsreihen angeordnet
sind, während die Mischkammern (34) des Mischerrings (28) in einer
bis vier, vorzugsweise in zwei, Umfangsreihen angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammern (32) des Rotors
(12) in n axial abwechselnd gegeneinander versetzten Axialreihen
angeordnet sind, während die Mischkammern (34) des Mischerrings
(28) in n/2 Axialreihen angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die ausstoßseitige Rotorspitze (38)
weniger als sechs, vorzugsweise zwei bis vier, in Umfangsrichtung im
Abstand voneinander angeordnete, mit den ausstoßseitig
angeordneten Mischkammern (32) des Rotors (12) kommunizierende
Axialnuten (40) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch eine in Förderrichtung nach einer
Einzugöffnung (14) für das plastifizierbare Material angeordnete
Dekompressionszone (26), in die mindestens zwei vorzugsweise in
Förderrichtung einen Abstand voneinander aufweisende, mit dem
die Einlage bildenden Fasermaterial beaufschlagbare Einzugkanäle
(64) münden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einzugkanäle (64) in einem gemeinsamen, in den Stator (10) aus
wechselbar einsetzbaren Fasereinzugstutzen (16, 65) angeordnet
sind.
15. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem
Material, insbesondere thermoplastischem oder duroplastischem
Kunststoff und faserförmigen Einlagen, insbesondere Glas-,
Kohlenstoff- oder Aramidfasern, mit einer einzugsseitig mit dem
plastifizierbaren Material und den Einlagen beschickbaren, einen
hohlzylindrischen Stator (10) und einen koaxial im Stator angeord
neten, aus einer Schnecke (22) und einem ausstoßseitigen Mischerteil
(24) bestehenden Rotor (12) aufweisenden Schneckenmisch
maschine, gekennzeichnet durch eine in Förderrichtung nach der
Einzugsöffnung (14) für das plastifizierbare Material angeordneten
Dekompressionszone (26), in die mindestens zwei, einen Abstand
voneinander aufweisende, mit dem die Einlage bildenden
Fasermaterial beaufschlagbare Einzugkanäle (64) münden, die in
einem gemeinsamen, in den Stator (10) auswechselbar einsetzbaren
Fasereinzugstutzen (16, 65) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einzugkanäle (64) in Förderrichtung beabstandet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugkanäle mit je einem
zusammenhängenden, die Einlage bildenden Faserstrang
beaufschlagt sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugkanäle mit abgelängtem
Fasermaterial beaufschlagt sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
gekennzeichnet durch eine vor, in oder nach den Einzugkanälen
angeordnete, mit einem zusammenhängenden Faserstrang
beaufschlagbare Schneid- oder Trennvorrichtung zum Ablängen des
die Einlage bildenden Fasermaterials.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet daß die Einzugkanäle (64) durch im
wesentlichen radial durch die Statorwand hindurchgreifende und im
Inneren des Stators den Schneckenteil (22) in Drehrichtung teilweise
umschlingende, zum Schneckenteil (22) hin offene Nuten (64′, 82)
gebildet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nuten (64′) im Umschlingungsbereich schräg in Förderrichtung
weisen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe in Umschlingungs
richtung stetig abnimmt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fasereinzugstutzen (16) einen
radial über den Stator (10) überstehenden Stutzenhalter (72) und
einen durch eine Radialaussparung des Stutzenhalters (72) und des
Stators (10) hindurchgreifenden, die Nuten (64′) aufweisenden
Stutzeneinsatz (65) aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stutzenhalter (72) und der Stutzeneinsatz (65) außenseitig von einer
lösbaren Abdeckplatte (68) übergriffen sind, die zu den Einzug
kanälen (64) führende Durchbrüche oder Bohrungen (66) aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugkanäle (64) in ihrem dem
Schneckenkanal (22) zugewandten offenen Bereich eine in
Förderrichtung weisende Verbreiterung (82) aufweisen.
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