EP2507030A2 - Method and device for producing a fibre-reinforced material - Google Patents
Method and device for producing a fibre-reinforced materialInfo
- Publication number
- EP2507030A2 EP2507030A2 EP10788011A EP10788011A EP2507030A2 EP 2507030 A2 EP2507030 A2 EP 2507030A2 EP 10788011 A EP10788011 A EP 10788011A EP 10788011 A EP10788011 A EP 10788011A EP 2507030 A2 EP2507030 A2 EP 2507030A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- fiber
- worm shaft
- matrix material
- fiber strand
- screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
- B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
- B29B7/421—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix with screw and additionally other mixing elements on the same shaft, e.g. paddles, discs, bearings, rotor blades of the Banbury type
-
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
- B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
- B29B7/428—Parts or accessories, e.g. casings, feeding or discharging means
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- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/60—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material
- B29B7/603—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material in measured doses, e.g. proportioning of several materials
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- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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- B29C45/60—Screws
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- B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
- B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fibrous, filamentary or filling materials, e.g. thin fibrous reinforcements or fillers
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- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/397—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using a single screw
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- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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- B29C48/575—Screws provided with elements of a generally circular cross-section for shearing the melt, i.e. shear-ring elements
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- B29C48/655—Screws with two or more threads having three or more threads
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- B29C48/67—Screws having incorporated mixing devices not provided for in groups B29C48/52 - B29C48/66
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- B29C2945/76809—Auxiliary devices raw material feeding devices
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- B29C2945/76836—Feeding inserts
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- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92009—Measured parameter
- B29C2948/92028—Force; Tension
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- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92514—Pressure
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- B29C2948/92523—Force; Tension
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- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92609—Dimensions
- B29C2948/92657—Volume or quantity
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- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92819—Location or phase of control
- B29C2948/92828—Raw material handling or dosing, e.g. active hopper or feeding device
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- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
- B29C45/50—Axially movable screw
- B29C45/52—Non-return devices
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/06—Rod-shaped
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
- B29C48/10—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels flexible, e.g. blown foils
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/74—Bypassing means, i.e. part of the molten material being diverted into downstream stages of the extruder
- B29C48/745—Bypassing means, i.e. part of the molten material being diverted into downstream stages of the extruder for plasticising or homogenising devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
- B29K2023/10—Polymers of propylene
- B29K2023/12—PP, i.e. polypropylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
Definitions
- Twin-screw extruder of the fiber strand is fed via coating nozzles into the feed opening of the extruder.
- Feed opening takes place on a flat side of the
- Fiber strand passed over a cutting edge and this cut into largely predetermined lengths.
- Feed opening of the plasticizing extruder are the plasticizing extruder
- Fiber strands preferably parallel to the extruder axes and approximately tangential to an extruder shaft and the
- Cylinder bores of diameter increased by at least 4 times the thickness of the fiber strand enlarged worm cylinder.
- the quality of the fiber-reinforced plastic leaves to be desired, since the fiber length structure to no optimal Value characteristics and the fiber impregnation quality does not lead to flawless surface quality. With good
- the fibers must be re-impregnated in a shearing force intensive mixing area, under which the fiber length suffers extremely.
- From DE 100 66 145 B4 is a method for operating a
- the object of the invention is to obtain a fiber-reinforced mass, which has both optimal Wertstoffkennlay as a flawless surface quality. This is inventively with the in claim 1
- fiber reinforced mass uses a single-screw fiber incorporation process. This will be a
- External screw shaft diameter and screw housing is increased so that the fiber strands between screw flight and screw housing are not crushed and remain overwhelmingly multiple wraps around the worm shaft for impregnation endless.
- the fiber strand is preferably supplied powered holding.
- the fiber strand is withdrawn for example from a supply reel with a drive, which may have a drive roller and a counter-pressure roller pressed against the drive roller, wherein the fiber strand is passed through the nip between the two rollers.
- a drive which may have a drive roller and a counter-pressure roller pressed against the drive roller, wherein the fiber strand is passed through the nip between the two rollers.
- the fiber strand with a selectable or controllable
- Fiber strand is impregnated without entrapment effect by the screw flights in a kind Auskmmfunktion with the matrix material and thus the disturbing
- Impregnation of a fiber strand twist is reduced, for example, in coils with internal deduction, so that the
- Impregnation quality can be optimized. Another
- Impregnation improvement is achieved with torsion-free fiber strands, for example with a rotating coil with external trigger or with specially wound coils for torsion-free internal withdrawal.
- Worm shaft are supplied with a matrix material distributor in the form of a slot nozzle or a nozzle row.
- the matrix material is distributed proportionally to the side by side supplied fiber strands.
- a pre-division of the fiber strands is preferably carried out with a reduced gap between the worm shaft and the worm shaft housing. This is done partly on a preceding Vorzerteilkante and partly rubbing in one Print on auzone.
- the mass is then conveyed through the fiber mixing and dividing zone, which is designed so that the desired fiber length structure / fiber length distribution is achieved.
- Short-length resistance specifically preserves the desired fiber structure and prevents overly long fiber strands
- the baffle channel part so for example provided with the passageways
- an impregnation start dosage is used. This has the advantage that, if the discharge pressure in the matrix material processing degrades at the time of the cycle stop, matrix material immediately starts to be used for the next cycle start
- Fiber strand impregnation is available until the pressure in the matrix material treatment zone has rebuilt after a few screw revolutions.
- the invention proposes that during the cyclic injection molding process between the metering volume accumulator and the injection nozzle, a repressurization metering is used together with a shut-off device in the injection channel.
- the Nachbuchdostechnik is provided with a Nachtik appointed, which is parallel to the injection process and / or the end of
- Injection is filled with fiber reinforced mass, with the obturator of the injection channel between the
- connection to the dosing volume memory expire.
- the new filling of the dosing volume memory can thus already starting from the pressure independent of pressure.
- a larger dosing volume can be filled in the material processing for a longer time available
- the single-screw fiber incorporation process according to the invention is preferably carried out with a
- Injection unit performed.
- the fiber region in the matrix material treatment zone and the matrix material filling opening is lengthened by the metering stroke of the worm shaft.
- the matrix material transfer should not be effected by overflowing in the screw region but by means of a dewatering between the matrix material treatment zone and the fiber strand supply and impregnation zone with a cascade
- Matrix material collector and a matrix material distributor of Faserstrangzubuch- and -impregnation zone are supplied.
- a gravimetric matrix material dosage has the advantage that the fiber content in the fiber-reinforced mass can be controlled precisely.
- An accompanying with the Dosierhub gravimetric Matrixmaterialzu211 adopted, at around the Dosierhub extended filling, has the advantage that a lump-free partially filled screw filling after the injection stroke ensures a more uniform impregnating material dosing for fiber strand impregnation.
- a volumetric matrix material supply in which the screw is always filled to the maximum has the disadvantage that no narrow fiber fraction control is possible.
- Fiber strand gate to be tracked.
- the fiber strand feed opening in the worm shaft housing is advantageous
- an injection molding unit with a cyclically operating extruder can be used for an injection molding machine.
- This has the advantage that the worm shaft for
- the worm shaft housing does not have to move as an injection piston. This is for the pressure build-up in the fiber area, in
- Matrix material addition no dosing stroke extension required. This also has advantages in the fiber strand feed, because the fiber strands need not be tracked for the injection stroke. Another advantage is that for the
- Worm shaft diameter can be used.
- the Dosiervolumen acknowledgedgekoruse is arranged axially in front of the housing of the Einschneckenaggregates and an injection piston with centric flow channel and injector forms the
- Injection molding unit can be performed with continuously operating extruder.
- Extension downstream of the single-screw machine is used as a buffer used to continue to work pressure-decoupled during the injection and holding pressure.
- Injection molding can be closed with a shut-off device.
- the injection molding cylinder has at its fixed bottom a central injection channel with attached spray nozzle.
- a shut-off in this spray channel allows the cycle even without being docked to the injection mold or the cyclic lifting of the mold.
- Adjust volume by volume and the accumulator pressure and / or the pressure or the force of the actuators serve as additional monitoring.
- the matrix material may be a thermoset or
- thermoplastic resin a resin, a mixture of plastics or resins with additives and / or fillers, a metal or a metal mixture, also with a
- Aggregate or be a ceramic material.
- the fiber strand may consist of glass fibers, basalt fibers,
- the fiber-reinforced material emerging from the extrusion nozzle can, for example in the case of a thermoplastic as matrix material, be a plasticate or, for example, in the case of a metal as matrix material, a melt or, for example, in the case of thermosetting plastics
- Resins should be a pasty mass.
- the single-screw machine can be heated, for example, in the case of a thermoplastic or a metal as a matrix material and for example in the case of a thermoset as
- Matrix material formed tempered.
- Figure 1 shows a first embodiment of an extruder
- Figure 2 is a cross-section through the machine along the line II-II in Figure 1;
- Figure 3A and 3B is an enlarged view of the fiber mixing and dividing device of the machine of Figure 1 in longitudinal section and in the cross section of the line III-III as
- FIG. 4A shows a longitudinal section through a further embodiment of a single-screw extruder
- FIG. 4B shows a variant of the single-screw extruder according to FIG. 4A
- Figures 5 and 6 are each a longitudinal section through a
- FIGS. 7A and 7B each show a longitudinal section through a single-shaft machine designed as an injection molding unit, after or before injection;
- FIG. 7C shows a longitudinal section through a single-shaft machine in the form of an injection molding unit after injection, in which, unlike FIGS. 7A and 7B, the part of FIG Matrix material preparation as a separate
- Matrix material processing unit is formed.
- FIGS. 8A and 8B each show a variant of the injection molding unit according to FIGS. 7A and 7B with post-pressure metering and impregnation starting metering;
- 9A and 9B each show a longitudinal section through a
- Figures 9C and 9D correspond to Figures 9A and 9B
- Figure 10A and 10B is a longitudinal section through another
- Figure IIA and IIB is a longitudinal section through the Fasermisch- and -zerteil engaged with actively switched remindström-Sperrhub according to Figures 3A and 3B;
- Figure 12A and 12B is a longitudinal section through a
- FIGS. 13A and 13B show another embodiment of the fiber mixing and dividing device with end shear surfaces in FIG.
- Figure 13A Longitudinal section
- Figure 13B Figure 14 shows an embodiment of the fiber strand feed with rotatably mounted coils for the torsion-free
- Fiber strand feeder with measuring wheel, dancer and automatic fiber strand connecting device.
- a single-screw machine designed as an extruder is mounted on a machine frame 1.
- the single-screw machine has a worm shaft 4 in a worm shaft housing 3, which is driven by a drive 5
- the single-screw machine has a
- Matrix material treatment zone 6 a Faserstrangzubuch- un -impregnation 7, a pressure build-up zone 8 and a fiber mixing and -zerteilzone 9 and an extrusion die 10 for the fiber reinforced mass 12 on.
- the screw in the material treatment zone 6 is a single or multiple-pass three-zone screw with
- Impregnation zone 7 for fiber impregnation overflowed may also be a barrier screw or other suitable screw configuration for processing the matrix material.
- a feed opening 16 extending in the longitudinal direction of the screw shaft 16 is provided in the fiber strand supply and impregnation zone 7 for a plurality of fiber strands 17 which are fed via a fiber strand gate 18.
- the fiber strand gate 18 holds the fiber strands 17 in the respective feed track, with one through the
- Double arrow 20 shown Oszilliermony of
- Fiber strand gate 18 the supply track of the fiber strands 17 can be stabilized.
- the fiber strands 17 are drawn off according to Figure 1 and 2 of coils 19 with internal trigger and pass one
- Fiber strand drive 21 The fiber strand drive 21 has a drive roller 22 driven by a motor 21a and a counterpressure roller 23 pressed against the drive roller 22.
- the pressure of the counter-pressure roller 23 against the drive roller 22 can be adjusted by an adjusting device 30.
- the fiber strand feed opening 16 runs tangentially to the
- the frame 24 of the fiber strand drive 21 is the
- the fiber strands 17 are passed through the nip between the drive roller 22 and the platen roller 23. In this case, the fiber strands 17 by the pressure of
- Counterpressure roller 23 held, ie they can not be withdrawn faster than with the peripheral speed of the drive roller 22, even if the worm shaft 4 wrapped around the fiber strand section 25 ( Figure 2) due to a higher peripheral speed of the outer diameter of the Worm shaft 4 pulls on the fiber strands 17.
- Circumferential speed of the drive shaft 22 determined.
- the matrix material 14 supplied via the filling opening 13 is processed in the matrix material treatment zone 6.
- a thermoplastic as a matrix material is the worm shaft housing 3 in the case of a thermoplastic as a matrix material.
- Matrix material treatment zone 6 is heated so that the
- Matrix material is melted.
- the prepared or melted matrix material is supplied according to Figure 1 with the screw shaft 4 of the Faserstrangzufunrund impregnation 7, in which, in contrast to the matrix material processing zone 6, the inner diameter of the screw shaft housing 3 is greater than the outer diameter of the screw shaft 4. That is, the gap between
- Housing inner diameter and outer diameter of the screw is significantly larger in zone 7 than in zone 6.
- the feed rate of the fiber strands 17 is determined by the peripheral speed of the drive roller 22.
- Feeding speed of the fiber strands 17 is smaller than the peripheral speed of the external auger shaft diameter in the zone 7.
- Faserstrangzubuch- and -impregnation 7 laid flat with the individual endless fibers on the screw shaft 4 and the flat-laid fiber strand portion 25 in this way by inserting and drench impregnated with the matrix material.
- Impregnation zone 7 reduced. At the the Faserstrangzucht- and -impregnation 7 facing conveyor-end of the
- Pressure build-up zone 8 is a fiber strand Vorzerteilkante 27 is provided. Depending on the size of the gap between the inner diameter of the worm shaft housing 3 and the worm shaft outer diameter, the impregnated
- Fiber strands and pre-divided impregnated fiber strand pieces are partially crushed until they are conveyed by the screw shaft 4 to the fiber mixing and -zerteilzone 9.
- the fiber-reinforced mass 12 is then discharged through the extrusion die 10 as a strand 29.
- a baffle sleeve 31 is arranged in the fiber mixing and dividing device 9b on the inside of the worm shaft housing 3, which is provided with baffle channels 32.
- Inner diameter of the sleeve 31 corresponds to the
- Each baffle channel 32 is provided with an inlet opening 33, with an entry angle E in the radial and axial direction, for entry of the impregnated partially pre-divided and / or ground fiber strand 17 and has delivery downstream of the inlet opening 33, with an exit angle A in the radial and axial directions, an outlet opening 34, through which the impregnated fiber strand 17 again at the
- Baffle channels 32 are provided which have a the inner diameter of the baffle sleeve 31 corresponding outer diameter and thus form barriers, so that the impregnated
- Fiber strand 17 must flow through the chicanes 32.
- Worm shaft 4 thus divide the impregnated fiber strand at the edges of the inlet openings 33 and the
- Outlet openings 34 to a predetermined length distribution.
- Worm shaft housing 3 formed shear surfaces, which arranged with the circumference of the worm shaft 4
- the baffled sleeve 31 is designed with at least one bullying stage, which consists of baffle channel 32 with inlet opening 33 and outlet opening 34 and the associated
- Locking disk 35 is made.
- the embodiment of the single-screw machine according to FIG. 4A differs from that according to FIGS. 1 to 3 essentially in that, instead of the matrix material treatment zone 6 with filling opening 13 according to FIG. 4A
- Matrix material processing unit or metering device is provided, from which the processed matrix material according to the arrow 36 is supplied to a provided in the Faserstrangzucht- and -impregnation 7 matrix material distributor 37.
- the matrix material distributor 37 is not in the lower region of the worm shaft housing 3
- the matrix material distributor 37 is formed by a longitudinal channel 38 in the worm shaft housing 3, from which radial bores with nozzles 39 offset in the longitudinal direction of the worm shaft 4 extend into the interior of the worm shaft housing 3 in the fiber strand supply and impregnation zone 7.
- the single-screw machine according to FIG. 4B additionally has a conveying element 28a between the screw tip 28 and the delivery-side end of the fiber mixing and dividing device 9b in order to control the delivery pressure with a high nozzle resistance
- the processed matrix material is characterized by a
- Matrix material distributor 37 is supplied to the
- Matrix material distributor 37 according to FIG. 4 corresponds, ie has a longitudinal channel 38 with a row of nozzles 39.
- Matrix material receiving chamber 46 is provided, the opening of which opens into the longitudinal channel 38 of the matrix material distributor 37.
- a piston 47 according to the double arrow 47a as an adjusting device, displaceable
- shut-off device in the radial bore 44 is a shut-off device
- Matrix material receiving chamber 46 fills with matrix material. Now, if the single-screw machine starts again after the injection cycle to dose new plasticate, the stored matrix material is used immediately with the piston 47
- Matrix material supply takes place via the worm shaft 4. At the same time, a portion of this melt stream is branched off again into the matrix material receiving chamber 46, so that material is available for the next start.
- Auger conveyor corresponds.
- the single-shaft machine is known as
- Injection molding unit formed, which has a longitudinally displaceable worm shaft 4, one extended by the metering D
- Matrix material treatment zone 6 a formed with a Abstauring 43 dew between the
- Matrix material collector 49 a matrix material distributor 37 in the Faserzucht- and -impregnation zone 7, the
- the housing slide 3a is mounted on the frame 1.
- an adjusting device 92 which is provided between the housing slide 3a and the drive slide 5a, the metering stroke D or the variable Dosierhub V is carried out, wherein the Dosierhub D shown the
- the drive carriage 5a is mounted on the housing slide 3a.
- Actuator 92 moves axially toward the spray nozzle 11, wherein the baffle sleeve 31 forms the remindströmsperre (Figure 7A), which prevents injection of material from the space 51 back into the screw region.
- FIG. 7C differs from that according to FIGS. 7A and 7B primarily in that the part of FIG Matrix material processing by a separate, not
- the cascaded material collector 49 according to FIGS. 7A and 7B has three longitudinally displaced worm shaft 4
- Matrix material distributor 37 is passed.
- the traversed radial bore 44 closes with the associated check valve 48 because the pressure in the longitudinal channel 38 is greater than the pressure of the screw portion of the downstream side of the Abstauringes 43 ( Figure 8B).
- the matrix material distributor is constructed according to the figure 5, wherein in the
- Embodiment of Figure 8A and 8B also a
- Impregnation starting metering 45 is provided according to Figure 6.
- the injection molding unit has one corresponding to the metering stroke D.
- the injection molding unit according to FIGS. 8A and 8B also has a pressurized dosage 70, which is integrated in the injection channel IIa.
- the Nachbuchdostechnik 70 consists of the
- the double arrow 73a represents the adjusting unit for the piston 73 with the material-side piston end 73b.
- the stopper 73 At the beginning of the injection (FIG. 8B), it is advantageous to use the stopper 73
- Reduce metering volume 51 and the new filling of the dosing volume 51 can begin pressure-independent during the holding pressure phase.
- FIGS. 9A and 9B differs from that according to FIGS. 7A, 7B, 8A and 8B substantially in that instead of a longitudinally displaceable one
- Worm shaft 4 for forming the Dosiervolumenhunt or injection chamber 51 the end of the worm shaft housing 3 by a on the inside of the housing 3 axially
- Matrix material and / or the volumetric dosage can be used.
- Spray channel IIa with the spray nozzle 11 is docked to the mold.
- the injection piston slide 81 a is slidably mounted on the frame 1.
- the pressurized dosing 70 is integrated in the injection channel IIa, as described in FIGS. 8A and 8B.
- the metering stroke D or the variable metering stroke V is performed.
- the housing slide 3a is slidably mounted on the injection piston slide 81a.
- the bullying sleeve 31 is the
- the remindströmsperre a remindströmsperrhülse 9d is provided between the screw tip 28 and the assiab solvedem end of the baffle sleeve 31, which indirectly controlled by the pressure difference at
- the piston 74 has a funnel-shaped recess 90, which matches the shape of the screw tip 28, so that no dead space can form and the material is transported cyclically. Since that
- Dosage volume is not formed by a longitudinally movable screw, it is possible that the outer diameter of the injection piston 74 from the outer shaft diameter
- FIGS. 10A and 10B show an injection molding unit
- the injection molding unit has an injection unit 76 with an injection molding cylinder 77, to which the injection nozzle 78 is provided
- Spray channel IIa is connected to the spray nozzle 11.
- Injection cylinder 77 surrounds the injection molded storage 79 receiving the fiber reinforced mass.
- an injection piston 81 is guided axially displaceable.
- the injection piston 81 has a conical tip 82, which serves as a conical double point 82a is formed, for engaging in the funnel-shaped recess 83 in the injection cylinder 77 at the end to which the injection channel IIa is connected.
- the conical tip 82 serves as a conical double point 82a is formed, for engaging in the funnel-shaped recess 83 in the injection cylinder 77 at the end to which the injection channel IIa is connected.
- Double tip 82a is attached to the lands 82b on the injection piston 81 and serves to prevent any dead space in the material transport from the channel 84 in the
- Injection space 79 can form.
- a connecting section 89 extends on the delivery side to a further piston 85, which is guided axially displaceably in the worm shaft housing 3.
- the connecting portion 89 is provided with a channel 84 having a shut-off device 86.
- a gap 88 is provided between the further piston 85 and the tip 28 of the worm shaft 4, a gap 88 is provided for the fiber-reinforced mass.
- the further piston 85 has a funnel-shaped recess 90.
- the injection molding unit is designed essentially as described above, for example in connection with FIG. 5. That is, to the
- Fiber material processing zone 6 with the filling opening 13 for the matrix material closes on the downstream side of the
- the injection cylinder slide 77 a is on the frame first
- Closing unit 2 is provided with the (not shown) mold, is used for docking the spray nozzle 11 to the mold.
- the injection piston slide 81a with the connection portion 89 is on the injection cylinder slide 77a slidably mounted and the adjusting device 95 which between the injection piston slide 81 a and the
- FIG. 10B shows a closed shut-off device 86
- Pistons 81 and 85 also be different. After in this displacement of the space memory 88 is emptied, stops the actuator 94 and the actuator 95 with the injection cylinder 77 receives the continuous flow of the single-screw machine until the variable Injection molding in the injection molding 79 is reached. Now stops the actuator 95 and the actuator 94 with the screw housing 3 takes the continuous flow again in the space memory 88 and the obturator 86 is closed for injection.
- Figure IIA and IIB shows the enlarged view of
- Fiber mixing and -zerteil observed 9b as shown in Figure 9C and 9D shown with active remindström-Sperrhub S by means of the screw shaft 4.
- the operating principle of the fiber mixing and - zerteil touches corresponds to that of Figure 3A and 3B.
- FIG. IIA shows the worm shaft 4 in the position that the fiber-reinforced material is conveyed through the baffle channels 32 in that the locking discs 35 allow the path between the inlet openings 33 and the outlet openings 34 only through the baffle channels 32.
- Figure IIB shows the worm shaft 4 in the order to
- FIGS. 12A and 12B show the enlarged view of FIG.
- Fiber mixing and dispensing device 9c as shown in Figures 7A, 7B, 8A and 8B, preferably for use in a
- the baffle sleeve 31 also takes over the remindström-blocking function.
- the operating principle of the fiber mixing and -zerteil nails corresponds to that of Figure 3A and 3B.
- the baffle sleeve 31 has the same outer diameter as the Worm shaft and is mounted longitudinally movable in the worm shaft housing 3 against rotation.
- FIG. 12A shows the baffle sleeve 31 in the conveying position. This is due to the higher delivery pressure with the
- Figure 12B shows the baffle sleeve 31 pushed by the injection pressure in the remindström-blocking position, where it is provided at its upstream end with a conical abutment surface 67 which bears tightly against a conical abutment surface 68 on a ring 69 on the worm shaft.
- FIGS. 13A and 13B show a further embodiment of the fiber mixing and dividing zone with non-return valve.
- FIG. 13A shows a longitudinal section and
- FIG. 13B shows a development along the line XIII-XIII as
- the Einpassring 56 is arranged in the longitudinal direction at a distance from the delivery-side dividing ring 58 and this at a distance from the delivery-side dividing ring 57.
- the two dividing rings 60, 59 on the inner side of the housing engage in the gaps between the fitting ring 56 and the separating ring-side dividing ring 58 or between the two dividing rings 57, 58.
- the dividing rings 57 to 60 are each provided with axially extending to the screw shaft 4 passageways 62 to 65 for the impregnated fiber strand, so that upon rotation of the screw shaft 4 of the impregnated fiber strand through the edges at the openings of the passageways 62 to 65 to the
- shearing surfaces extending in the radial direction are thus formed by the dividing rings 59, 60, which interact with radial shear surfaces for dividing the fiber strand, which are formed by the dividing rings 57, 58.
- the backflow blocking function is not required, which means that the remindströmsperrhülse 66 can be omitted.
- the fiber spools 118 are rotatable
- the worm shaft 4 can be supplied. With a coil receiving chuck 115 can also fixed
- Inner draw-off spools are used for the rotatable outer trigger. Contrary to the fixed inner draw-off coils, the coil end of the moving coil can be made with the beginning of the new coil only with complete coil sequence in the rotatable outer trigger.
- a fiber strand connecting device 110 is provided, where the presented fiber strand of the new coil 109 is automatically connected to the end of the expiring coil 108, which is detected by the thread monitor 111, by means of a splice, adhesive, clamp or node connection.
- the clamp connection can be made of parts, which from the
- Matrix material are made.
- the dancer diversion can be carried out rolling, slowed rolling or fixed.
- the dancer stroke 119 is dimensioned so that it also the cyclic acceleration of
- Fiber coils 118 controls. In addition to the weight of the dancer deflection .101, this can also take place with a variable drive (not shown) for the dancer lift 119, which moves up and down in accordance with a force algorithm.
- Worm shaft 4 stretched.
- an adjustable or controllable force which is represented by the arrow 107
- the clamping force of the fiber strand 108 can be optimized.
- the measuring wheel 100 With the measuring wheel 100, the supplied fiber strand length to the worm shaft 4 is measured. The function shown is available for each fiber strand.
- the second coil for each fiber bundle 108 fed to the fiber strand connector 110 is an option to allow for uninterrupted production even at the coil end.
- Matrix material collector (cascading) Dosing volume chamber or injection space
- shutoff 87 funnel-shaped recess
Landscapes
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Abstract
In order to produce a fibre-reinforced material, a single-screw machine has a fibre strand feed and impregnating zone (7), to which at least one fibre strand (17), together with prepared matrix material, is fed for impregnation of the fibre strands. The at least one fibre strand (17) is fed to the fibre strand feed and impregnating zone (7) at a speed that is less than the circumferential speed of the worm screw outer diameter in the fibre strand feed and impregnating zone (7).
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Method and device for producing a
faserverstärkten Masse fiber reinforced mass
Aus DE 198 36 787 AI ist es bekannt, dass bei einem From DE 198 36 787 AI it is known that in a
Zweiwellenextruder der Faserstrang über Beschichtungsdüsen in die Zuführöffnung des Extruders eingezogen wird. In der Twin-screw extruder of the fiber strand is fed via coating nozzles into the feed opening of the extruder. In the
Zuführöffnung erfolgt dabei auf eine Flachseite des Feed opening takes place on a flat side of the
Faserstranges das Aufbringen eines flüssigen Kunststofffilms aus einer Beschichtungsdüse direkt, während auf die zweite Flachseite das Aufbringen indirekt durch Einpressen des Fibers, the application of a liquid plastic film from a coating die directly, while on the second flat side, the application indirectly by pressing the
Faserstranges in den vorher aus einer zweiten Fiber strands in the previously from a second
Beschichtungsdüse auf die Schneckenwelle aufgetragenen Coating nozzle applied to the worm shaft
flüssigen Kunststofffilm erfolgt. Dabei wird der Faserstrang innerhalb einer Einzugs- und Imprägnierstrecke mit den liquid plastic film takes place. In this case, the fiber strand within a collection and impregnation with the
einzelnen endlosen Fasern an den Extruderwellen einreibend bzw. durchreibend an beiden Flachseiten mit den flüssigen Kunststofffilmen benetzt. Anschließend werden die mit single endless fibers to the extruder shafts by rubbing or wetted on both flat sides wetted with the liquid plastic films. Then the with
Kunststoff durchimprägnierten Einzelfasern bzw. der Plastic impregnated single fibers or the
Faserstrang über eine Schneidkante geführt und hierbei in weitgehend vorbestimmte Längen zerschnitten. In der Fiber strand passed over a cutting edge and this cut into largely predetermined lengths. In the
Zuführöffnung des Plastifizierextruders werden die Feed opening of the plasticizing extruder are the
Faserstränge vorzugsweise parallel zu den Extruderachsen und annähernd tangential auf eine Extruderwelle und um die Fiber strands preferably parallel to the extruder axes and approximately tangential to an extruder shaft and the
Extruderwellen vortreibend aufgewickelt sowie in Extruder shafts vorvorend wound as well as in
Zylinderbohrungen von im Durchmesser um mindestens die 4 fache Stärke des Faserstranges vergrößerten Schneckenzylinders eingezogen . Cylinder bores of diameter increased by at least 4 times the thickness of the fiber strand enlarged worm cylinder.
Dabei lässt die Qualität des faserverstärkten Plastifikats zu wünschen übrig, da die Faserlängenstruktur zu keinen optimalen
Wertstoffkennwerten und die Faserimprägnierqualität zu keiner makellosen Oberflächenqualität führt. Bei guten The quality of the fiber-reinforced plastic leaves to be desired, since the fiber length structure to no optimal Value characteristics and the fiber impregnation quality does not lead to flawless surface quality. With good
Werkstoffkennwerten, also langen Fasern, leidet die Material characteristics, ie long fibers, suffers the
Oberflächenqualität und für eine gute Oberflächenqualität müssen die Fasern in einem Scherkraft intensiven Mischbereich nachimprägniert werden, worunter die Faserlänge extrem leidet. Surface quality and for a good surface quality, the fibers must be re-impregnated in a shearing force intensive mixing area, under which the fiber length suffers extremely.
Aus DE 4236662 C2 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbaren Material mit faserförmigen Einlagen bekannt. Dabei wird ein Einschneckenextruder mit auswechselbaren im Gehäuse einsetzbaren Fasereinzugstutzen verwendet, wobei jedem Einzugskanal ein Faserstrang zugeordnet ist. Der Einzugskanal ist in Drehrichtung etwa eine From DE 4236662 C2 a device for the production of molded parts made of plasticizable material with fibrous inserts is known. In this case, a single-screw extruder is used with interchangeable insertable in the housing Fasereinzugstutzen, each feeder channel is assigned a fiber strand. The feeder channel is about one in the direction of rotation
Viertelumdrehung umschlingend. Zwar ist angegeben, dass der Faserstrang zerteilt wird, jedoch nicht beschrieben, wie das funktionieren soll. Embracing quarter turn. Although it is stated that the fiber strand is divided, but not described how to work.
Aus DE 100 66 145 B4 ist ein Verfahren zum Betrieb einer From DE 100 66 145 B4 is a method for operating a
Spritzgießmaschine mit kontinuierlich arbeitender Injection molding machine with continuous working
Plastifiziereinheit bekannt. Dabei soll der Druck im Plasticizing known. The pressure in the
Schmelzevorratsraum also auch der Druck in dem Melt reservoir so also the pressure in the
Dosiervolumenraum konstant bleiben. Wenn während dem Dosing volume space remain constant. If during the
Umfüllvorgang die Plastifizierschnecke kontinuierlich weiter arbeitet und dabei Material in das konstant zu haltende Transfer process, the plasticizing screw continues to work while keeping material in the constant
Volumen fördert, muss zwangsläufig der Druck darin ansteigen. Bei entsprechend langer Umfüllzeit kann dabei ein unzulässig hoher Druck entstehen. Bei einem Einschnecken Volume promotes inevitably the pressure in it must rise. With a correspondingly long refilling time, an inadmissibly high pressure can arise. In a single screw
Fasereinarbeitungsverfahren würde das zu einer nicht This would not make a fiber insertion procedure
akzeptablen Verfahrensbeeinflussung führen. lead to acceptable procedural interference.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine faserverstärkte Masse zu erhalten, die sowohl optimale Wertstoffkennzahlen wie eine makellose Oberflächenqualität aufweist .
Dies wird erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 The object of the invention is to obtain a fiber-reinforced mass, which has both optimal Wertstoffkennzahlen as a flawless surface quality. This is inventively with the in claim 1
gekennzeichneten Verfahren erreicht, das durch die Ansprüche 2 bis 11 in vorteilhafter Weise ausgebildet wird. Im Anspruch 12 ist eine bevorzugte Einschneckenmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben und in den characterized marked method, which is formed by the claims 2 to 11 in an advantageous manner. In claim 12, a preferred single-screw machine for carrying out the method according to the invention is reproduced and in the
Ansprüche 13 bis 30 vorteilhafte Weiterbildungen der Claims 13 to 30 advantageous developments of
erfindungsgemäßen Einschneckenmaschine . Single-screw machine according to the invention.
Erfindungsgemäß wird zur Verbesserung der Qualität der According to the invention, the quality of the
faserverstärkten Masse ein Einschnecken-Faser- Einarbeitungsverfahren verwendet. Dazu wird eine fiber reinforced mass uses a single-screw fiber incorporation process. This will be a
Einschneckenmaschine verwendet, bei der im Faserstrangzufunrund -imprägnierbereich der Spalt zwischen Einschneckenmaschine used in the Faserstrangzufunrund -impregnated area, the gap between
Schneckenwellenaußendurchmesser und Schneckengehäuse so vergrößert ist, dass die Faserstränge zwischen Schneckensteg und Schneckengehäuse nicht zerrieben werden und überwiegend mehrfach umschlingend vortreibend um die Schneckenwelle zur Imprägnierung endlos bleiben. External screw shaft diameter and screw housing is increased so that the fiber strands between screw flight and screw housing are not crushed and remain overwhelmingly multiple wraps around the worm shaft for impregnation endless.
Um eine stetige Zufuhrgeschwindigkeit des Faserstrangs zu erreichen, wird der Faserstrang vorzugsweise angetrieben haltend zugeführt. Dazu wird der Faserstrang beispielsweise von einer Vorratsspule mit einem Antrieb abgezogen, welcher eine Antriebswalze und eine gegen die Antriebswalze gedrückte Gegendruckwalze aufweisen kann, wobei der Faserstrang durch den Walzenspalt zwischen den beiden Walzen geführt wird. Durch den Druck der Gegendruckwalze wird der Faserstrang In order to achieve a steady feed rate of the fiber strand, the fiber strand is preferably supplied powered holding. For this purpose, the fiber strand is withdrawn for example from a supply reel with a drive, which may have a drive roller and a counter-pressure roller pressed against the drive roller, wherein the fiber strand is passed through the nip between the two rollers. By the pressure of the counter-pressure roller of the fiber strand
festgehalten, d. h. er kann nicht schneller abgezogen werden als dies die Umlaufgeschwindigkeit der Antriebswalze zulässt, selbst wenn die Schneckenwelle, um die der endlose Faserstrang gewickelt ist, mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit umläuft . detained, d. H. it can not be withdrawn faster than the rotational speed of the drive roller allows, even if the worm shaft about which the endless fiber strand is wound revolves at a higher peripheral speed.
Für den Antrieb der Faserstränge können vielfältige For the drive of the fiber strands can manifold
Ausführungen verwendet werden, welche mit großem
Umschlingungswinkel und/oder mit Reibwertvergrößerung usw. dazu geeignet sind, dass die Haltekraft der Faserstränge größer ist, als die Einzugskraft der Schnecke. Versions are used, which with large Umschlingungswinkel and / or with Reibwertvergrößerung etc. are suitable that the holding force of the fiber strands is greater than the pulling-in force of the screw.
Um die erforderliche Faserstrangimprägnierung zu erhalten, wird der Faserstrang mit einer wähl- oder regelbaren In order to obtain the required fiber strand impregnation, the fiber strand with a selectable or controllable
Zuführgeschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit des Feeding speed to the peripheral speed of
Schneckenwellenaußendurchmessers haltend angetrieben, wobei diese Geschwindigkeit kleiner der Umfangsgeschwindigkeit des Schneckenwellenaußendurchmessers ist. Mit dieser Worm shaft outer diameter, wherein this speed is smaller than the peripheral speed of the worm shaft outer diameter. With this
Differenzgeschwindigkeit wird erreicht, dass der endlose Differential speed is achieved that the endless
Faserstrang ohne einklemmende Wirkung durch die Schneckenstege in einer Art Auskämmfunktion mit dem Matrixmaterial intensiv imprägniert wird und damit auch der störende Fiber strand is impregnated without entrapment effect by the screw flights in a kind Auskämmfunktion with the matrix material and thus the disturbing
Imprägniereinfluss einer Faserstrangverdrehung beispielsweise bei Spulen mit Innenabzug reduziert wird, sodass die Impregnation of a fiber strand twist is reduced, for example, in coils with internal deduction, so that the
Imprägnierqualität optimiert werden kann. Eine weitere Impregnation quality can be optimized. Another
Imprägnierverbesserung wird mit verdrehfreien Fasersträngen beispielsweise bei rotierender Spule mit Außenabzug oder mit speziell gewickelten Spulen für verdrehfreien Innenabzug erreicht . Impregnation improvement is achieved with torsion-free fiber strands, for example with a rotating coil with external trigger or with specially wound coils for torsion-free internal withdrawal.
Um das aufbereitete Matrixmaterial den Fasersträngen To the processed matrix material the fiber strands
vorteilhaft zuzuführen, kann das Matrixmaterial der to supply advantageous, the matrix material of
Schneckenwelle mit einem Matrixmaterialverteiler in Form einer Schlitzdüse oder einer Düsenreihe zugeführt werden. Damit wird das Matrixmaterial anteilig auf die nebeneinander zugeführten Faserstränge verteilt. Worm shaft are supplied with a matrix material distributor in the form of a slot nozzle or a nozzle row. Thus, the matrix material is distributed proportionally to the side by side supplied fiber strands.
Nachdem die weitgehend endlosen Faserstränge imprägniert worden sind, wird vorzugsweise bei reduziertem Spalt zwischen Schneckenwelle und Schneckenwellengehäuse eine Vorzerteilung der Faserstränge durchgeführt. Dies erfolgt teils an einer vorstehenden Vorzerteilkante und teils zerreibend in einer
Druckauf auzone. Mittels der Druckaufbauzone wird dann die Masse durch die Fasermisch- und -zerteilzone gefördert, die so ausgelegt ist, dass damit die gewollte Faserlängenstruktur / Faserlängenverteilung erreicht wird. After the substantially endless fiber strands have been impregnated, a pre-division of the fiber strands is preferably carried out with a reduced gap between the worm shaft and the worm shaft housing. This is done partly on a preceding Vorzerteilkante and partly rubbing in one Print on auzone. By means of the pressure build-up zone, the mass is then conveyed through the fiber mixing and dividing zone, which is designed so that the desired fiber length structure / fiber length distribution is achieved.
Mit den Leistungsdaten der faserverstärkten Masse, der With the performance data of the fiber reinforced mass, the
Schikanengeometrie der Fasermisch- und -zerteileinrichtung und den Materialdaten kann die entstehende Faserstruktur beim Durchströmen durch die Fasermisch- und -zerteileinrichtung weitgehend vorbestimmt werden. Baffle geometry of the fiber mixing and -zerteileinrichtung and the material data, the resulting fiber structure when flowing through the fiber mixing and -zerteileinrichtung can be largely predetermined.
Umgekehrt kann für die gewünschte Faserstruktur die Conversely, for the desired fiber structure the
Schikanengeometrie der Fasermisch- und -zerteileinrichtung bestimmt werden. Damit wird mit einem geringstmöglichen Baffle geometry of the fiber mixing and -zerteileinrichtung be determined. This will with the least possible
Widerstand auf kurzer Länge gezielt die gewollte Faserstruktur erhalten und verhindert, dass überlange Faserstränge Short-length resistance specifically preserves the desired fiber structure and prevents overly long fiber strands
durchschlupfen. Dazu müssen der Schikanekanalteil, also beispielsweise die mit den Durchtrittskanälen versehene slip through. For this purpose, the baffle channel part, so for example provided with the passageways
Schikanehülse oder die Schikaneelemente gegenüber dem Biking sleeve or the chicane elements opposite the
Schneckenwellengehäuse gegen Verdrehen gesichert sein. Dies kann bei einer ortsfesten Fasermisch- und -zerteileinrichtung bei der Extrudernutzung reibschlüssig und/oder formschlüssig oder formschlüssig mit geringer Längsbeweglichkeit erfolgen. Secure the worm shaft housing against rotation. This can be done in a fixed fiber mixing and -zerteileinrichtung in the extruder use frictional and / or positive or positive locking with low longitudinal mobility.
Bei einer längsbeweglichen Schneckenwelle, beispielsweise einer zyklisch arbeitenden Spritzgießeinheit wird diese In a longitudinally movable worm shaft, for example, a cyclically operating injection molding this becomes
Formschlüssigkeit über die Außengeometrie der Schikanehülse oder der Schikaneelemente gewährleistet. Guaranteed positive engagement over the outer geometry of the baffle sleeve or the chicane elements.
Dazu muss im Schneckenwellengehäuse über die Dosierhublänge die korrespondierende Geometrie zur Verschiebbarkeit der For this purpose, in the worm shaft housing over the Dosierhublänge the corresponding geometry for displaceability of
Schikanehülse bzw. der Schikaneelemente vorgesehen werden.
Bei dem schneckenkonformen Durchmesser für die längsbewegliche Dosierhub-Schneckenwelle kann die Fasermisch- und - zerteileinrichtung zugleich als Rückströmsperre für den Baffle or the chicane elements are provided. In the screw-shaped diameter for the longitudinally movable Dosierhub worm shaft, the fiber mixing and - dividing device at the same time as Rückströmsperre for the
Einspritzvorgang ausgebildet sein. Be formed injection process.
Bei einem kontinuierlichen Massestrangaustrag mittels festen oder manuell oder servo-verstellbaren Düsen ist es In a continuous mass strand discharge by means of fixed or manually or servo-adjustable nozzles it is
vorteilhaft, dass nach der Fasermisch- und -zerteileinrichtung noch eine zusätzliche Druckaufbauzone vorgesehen wird, um bei hohem Widerstand der Extrusionsdüse den Materialdruck in der Fasermisch- und -zerteileinrichtung zu reduzieren. advantageous that after the fiber mixing and -zerteileinrichtung still an additional pressure build-up zone is provided to reduce the material pressure in the fiber mixing and -zerteileinrichtung at high resistance of the extrusion die.
Weiter ist es vorteilhaft, dass bei der zyklischen Next, it is advantageous that in the cyclic
Arbeitsweise mit Schneckenverlängerung, um das Matrixmaterial aufzubereiten, eine Imprägnierstartdosierung verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass, wenn sich beim Zyklusstopp der Förderdruck in der Matrixmaterialaufbereitung abbaut , bei neuerlichem Zyklusstart sofort Matrixmaterial für die Working with screw extension to prepare the matrix material, an impregnation start dosage is used. This has the advantage that, if the discharge pressure in the matrix material processing degrades at the time of the cycle stop, matrix material immediately starts to be used for the next cycle start
Faserstrangimprägnierung zur Verfügung steht, bis sich der Druck in der Matrixmaterialaufbereitungszone nach einigen Schneckenumdrehungen wieder aufgebaut hat . Fiber strand impregnation is available until the pressure in the matrix material treatment zone has rebuilt after a few screw revolutions.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass beim zyklischen Spritzgießprozess zwischen Dosiervolumenspeicher und Einspritzdüse eine Nachdruckdosierung zusammen mit einem Absperrorgan im Einspritzkanal verwendet wird. Dazu ist die Nachdruckdosierung mit einem Nachdruckspeicher versehen, der parallel zum Einspritzvorgang und/oder zum Ende des Furthermore, the invention proposes that during the cyclic injection molding process between the metering volume accumulator and the injection nozzle, a repressurization metering is used together with a shut-off device in the injection channel. For this purpose, the Nachdruckdosierung is provided with a Nachdruckspeicher, which is parallel to the injection process and / or the end of
Einspritzens mit faserverstärkter Masse gefüllt wird, wobei mit dem Absperrorgan der Einspritzkanal zwischen dem Injection is filled with fiber reinforced mass, with the obturator of the injection channel between the
Dosiervolumenspeicher und dem Nachdruckspeicher abgesperrt wird. Damit kann die Nachdruckphase unabhängig von der Dosagevolumenspeicher and the backup accumulator is shut off. Thus, the emphasis phase independent of the
Verbindung zum Dosiervolumenspeicher ablaufen. Die neuerliche Füllung des Dosiervolumenspeichers kann damit schon
druckunabhängig vom Nachdruck beginnen. Dadurch kann in der Materialaufbereitung bei länger zur Verfügung stehender Zeit ein größeres Dosiervolumen gefüllt Connection to the dosing volume memory expire. The new filling of the dosing volume memory can thus already starting from the pressure independent of pressure. As a result, a larger dosing volume can be filled in the material processing for a longer time available
oder es kann eine kürzere Zykluszeit erreicht oder die or it may reach a shorter cycle time or the
Matrixmasse schonender aufbereitet werden. Matter mass be treated more gently.
Den gefürchteten Materialablagerungen am Dosierkolbenende wird dadurch begegnet, dass zu Beginn des neuerlichen The dreaded material deposits on Dosierkolbenende is countered by the fact that at the beginning of the recent
Einspritzvorgangs mögliches Restmaterial in dem Injection process possible residual material in the
Nachdruckspeicher aus dem vorhergehenden Zyklus in den Reprint memory from the previous cycle in the
neuerlichen Zyklus dosiert wird, damit das Kolbenende als Einspritzkanalbegrenzung freigespült wird und erst dann das neue Dosiermaterial für die Nachdruckdosierung aufgenommen wird. Diese Technologie mit Nachdruckdosierung ist auch für Massen verwendbar, die nicht faserverstärkt sind. is metered new cycle so that the piston end is flushed free as injection port limitation and only then the new dosing material for the Nachdruckdosierung is added. This pressurized dosing technology is also suitable for masses that are not fiber reinforced.
Das erfindungsgemäße Einschnecken-Faser- Einarbeitungsverfahren wird vorzugsweise mit einer The single-screw fiber incorporation process according to the invention is preferably carried out with a
Spritzgießeinheit durchgeführt. Dazu wird die Schneckenwelle und das Schneckenwellengehäuse für den Druckaufbau im Injection unit performed. For this purpose, the worm shaft and the worm shaft housing for the pressure build-up in
Faserbereich in der Matrixmaterialaufbereitungszone und der Matrixmaterialeinfüllöffnung vorteilhaft um den Dosierhub der Schneckenwelle verlängert. Vorteilhaft sollte bei größerem Dosierhub die Matrixmaterialübergabe nicht durch Überströmen im Schneckenbereich, sondern mittels einer Abstauung zwischen der Matrixmaterialaufbereitungszone und der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone mit einem kaskadischen Advantageously, the fiber region in the matrix material treatment zone and the matrix material filling opening is lengthened by the metering stroke of the worm shaft. Advantageously, in the case of a larger metering stroke, the matrix material transfer should not be effected by overflowing in the screw region but by means of a dewatering between the matrix material treatment zone and the fiber strand supply and impregnation zone with a cascade
Matrixmaterialsammler und einem Matrixmaterialverteiler der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone zugeführt werden. Matrix material collector and a matrix material distributor of Faserstrangzufuhr- and -impregnation zone are supplied.
Eine gravimetrische Matrixmaterial Dosierung hat den Vorteil, dass der Faseranteil in der faserverstärkten Masse genau geregelt werden kann. Eine mit dem Dosierhub mitfahrende gravimetrische Matrixmaterialzuführeinrichtung, bei um den
Dosierhub verlängerter Einfüllöffnung, hat dabei den Vorteil, dass eine ansatzfreie teilgefüllte Schneckenfüllung nach dem Einspritzhub eine gleichmässigere Imprägniermaterial- Dosierleistung für die Faserstrangimprägnierung gewährleistet. A gravimetric matrix material dosage has the advantage that the fiber content in the fiber-reinforced mass can be controlled precisely. An accompanying with the Dosierhub gravimetric Matrixmaterialzuführeinrichtung, at around the Dosierhub extended filling, has the advantage that a lump-free partially filled screw filling after the injection stroke ensures a more uniform impregnating material dosing for fiber strand impregnation.
Eine volumetrische Matrixmaterialzuführung, bei welcher die Schnecke immer maximal gefüllt ist hat den Nachteil, dass keine enge Faseranteilsregelung möglich ist. Die Verlängerung für die Schneckenwelle und das Gehäuse im A volumetric matrix material supply in which the screw is always filled to the maximum has the disadvantage that no narrow fiber fraction control is possible. The extension for the worm shaft and the housing in the
Matrixmaterialzuführbereich wird hierbei jedoch eingespart. However, matrix material feed area is saved here.
Weiter ist es vorteilhaft, dass beim Einspritzhub die Further, it is advantageous that the injection stroke the
Faserstränge mit dem Faserstrangantrieb und/oder dem Fiber strands with the fiber strand drive and / or the
Faserstranggatter nachgeführt werden. Dazu wird vorteilhaft die Faserstrangzufuhröffnung im Schneckenwellengehäuse Fiber strand gate to be tracked. For this purpose, the fiber strand feed opening in the worm shaft housing is advantageous
förderabseitig in Schneckenwellenlängsrichtung verlängert. extended downstream in worm shaft longitudinal direction.
Unterstützende Maßnahmen, wie Imprägnier-Startdosierung, Supporting measures, such as impregnation starting dosage,
Nachdruckdosierung mit Einspritzkanalabsperrung, ein separates Matrixmaterialaufbereitungsaggregat anstelle der verlängerten Matrixmaterialaufbereitungszone sind dabei nutzbar. Injection dosing with injection channel shut-off, a separate matrix material processing unit instead of the extended matrix material treatment zone can be used.
Zudem kann für eine Spritzgießmaschine eine Spritzgießeinheit mit zyklisch arbeitendem Extruder verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Schneckenwelle zum In addition, an injection molding unit with a cyclically operating extruder can be used for an injection molding machine. This has the advantage that the worm shaft for
Schneckenwellengehäuse sich nicht als Einspritzkolben bewegen muss. Damit ist für den Druckaufbau im Faserbereich, im The worm shaft housing does not have to move as an injection piston. This is for the pressure build-up in the fiber area, in
Aufbereitungsbereich des Matrixmaterials und in der Preparation area of the matrix material and in the
Matrixmaterialzugabe keine Dosierhubverlängerung erforderlich. Dies hat auch bei der Faserstrangzuführung Vorteile, weil die Faserstränge für den Einspritzhub nicht nachgeführt werden müssen. Ein weiterer Vorteil ist, dass für den Matrix material addition no dosing stroke extension required. This also has advantages in the fiber strand feed, because the fiber strands need not be tracked for the injection stroke. Another advantage is that for the
Dosiervolumenspeicher ein größerer Durchmesser als der Dosing volume storage a larger diameter than the
Schneckenwellendurchmesser verwendet werden kann. Das
Dosiervolumenspeichergehäuse ist axial vor dem Gehäuse des Einschneckenaggregates angeordnet und ein Einspritzkolben mit zentrischem Fließkanal und Einspritzdüse bildet den Worm shaft diameter can be used. The Dosiervolumenspeichergehäuse is arranged axially in front of the housing of the Einschneckenaggregates and an injection piston with centric flow channel and injector forms the
gegenüberliegenden Boden zur Schneckenspitze. Den Einspritzhub vollzieht das Einschnecken-Faser-Einarbeitungsaggregat mit allen möglichen Varianten von opposite bottom to the snail tip. The injection stroke is completed by the single-screw fiber incorporation unit with all possible variants of
Matrixaufbereitungseinrichtungen. Alle unterstützenden Matrix treatment facilities. All supporting
Elemente, wie Imprägnier-Startdosierung, Nachdruckdosierung usw. sind gleichfalls nutzbar. Elements such as impregnation start dosage, repressurization, etc. are also usable.
Weiter kann das erfindungsgemäße Verfahren in einer Next, the inventive method in a
Spritzgießeinheit mit kontinuierlich arbeitendem Extruder durchgeführt werden. Dazu wird die Spritzgießeinheit mit zyklisch arbeitendem Extruder um einen Spritzeinheit mit Injection molding unit can be performed with continuously operating extruder. For this purpose, the injection molding unit with cyclically operating extruder with an injection unit with
Spritzgießspeicher im Spritzgießzylinder erweitert. Damit wird das Dosiervolumenspeichergehäuse, welches in axialer Injection molding in the injection cylinder extended. Thus, the Dosiervolumenspeichergehäuse, which in axial
Verlängerung förderabwärts vor der Einschneckenmaschine angebaut ist als Zwischenspeicher genutzt, um während der Einspritz- und Nachdruckzeit druckentkoppelt kontinuierlich weiterarbeiten zu können. Dazu ist der Doppelkolben mit zentrischem Fließkanal zwischen Zwischenspeicher und Extension downstream of the single-screw machine is used as a buffer used to continue to work pressure-decoupled during the injection and holding pressure. For this purpose, the double piston with centric flow channel between buffer and
Spritzgießspeicher mit einem Absperrorgan verschließbar. Der Spritzgießzylinder hat an seinem festen Boden einen zentralen Spritzkanal mit angebauter Spritzdüse. Ein Absperrorgan in diesem Spritzkanal ermöglicht den Zyklusablauf auch ohne an das Spritzgießwerkzeug angedockt zu sein oder das zyklische Abheben vom Formwerkzeug. Injection molding can be closed with a shut-off device. The injection molding cylinder has at its fixed bottom a central injection channel with attached spray nozzle. A shut-off in this spray channel allows the cycle even without being docked to the injection mold or the cyclic lifting of the mold.
Nach der Einspritz- und Nachdruckzeit wird vorteilhaft bei Druckausgleich zu dem Zwischenspeicher und geöffnetem After the injection and holding pressure time is advantageous in pressure equalization to the buffer and open
Absperrorgan zwischen den beiden Speichern mittels einem Shut-off valve between the two memories by means of a
Verschiebehub das Material vom Zwischenspeicher in den Shifting stroke the material from the buffer in the
Spritzgießspeicher übergeben.
Nach der Füllung des Spritzgießspeichers bei immer weiterarbeitendem Extruder wird das Absperrorgan zwischen den beiden Speichern geschlossen und der kontinuierliche Transferring injection molding storage. After the filling of the injection molding with ever-continuing extruder the shut-off valve between the two memories is closed and the continuous
Fördervolumenstrom fördert bis zur neuerlichen Flow rate promotes until the new
Materialübergabe wieder in den Zwischenspeicher. Dabei ist es vorteilhaft, dass ein Regelalgorithmus den kontinuierlichen Fördervolumenstrom dem zyklischen Sprit zgießprozess anpasst und dafür einen Teil des Zwischenspeichers nutzt. Material transfer back to the buffer. It is advantageous that a control algorithm adapts the continuous flow rate flow to the cyclic fuel injection process and uses part of the buffer for this purpose.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zur Materialübergabe die beiden erforderlichen Stelleinheiten das Start-Übergabevolumen aus beiden Speichern um das kontinuierlich arbeitende Furthermore, it is advantageous for the material transfer, the two required actuators the start-transfer volume from both memories to the continuously operating
Zudosiervolumen volumenmäßig ausregeln und der Speicherdruck und/oder der Druck oder die Kraft der Stelleinheiten als zusätzliche Überwachung dient. Adjust volume by volume and the accumulator pressure and / or the pressure or the force of the actuators serve as additional monitoring.
Das Matrixmaterial kann ein duroplastischer oder The matrix material may be a thermoset or
thermoplastischer Kunststoff, ein Harz, eine Mischung aus Kunststoffen oder Harzen mit Additiven und/oder Füllstoffen, ein Metall oder eine Metallmischung, auch mit einem thermoplastic resin, a resin, a mixture of plastics or resins with additives and / or fillers, a metal or a metal mixture, also with a
Zuschlagstoff, oder ein keramisches Material sein. Aggregate, or be a ceramic material.
Der Faserstrang kann aus Glasfasern, Basaltfasern, The fiber strand may consist of glass fibers, basalt fibers,
Kohlenstofffasern, Chemiefasern, Naturfasern, keramischen Fasern, Metallfasern oder geeigneten Mischungen dieser Carbon fibers, chemical fibers, natural fibers, ceramic fibers, metal fibers or suitable mixtures thereof
genannten Faserarten bestehen. Die aus der Extrusionsdüse austretende faserverstärkte Masse kann beispielsweise im Fall eines Thermoplasten als Matrixmaterial ein Plastifikat oder beispielsweise im Fall eines Metalls als Matrixmaterial eine Schmelze oder beispielsweise im Fall von duroplastischen consist of fiber types mentioned. The fiber-reinforced material emerging from the extrusion nozzle can, for example in the case of a thermoplastic as matrix material, be a plasticate or, for example, in the case of a metal as matrix material, a melt or, for example, in the case of thermosetting plastics
Harzen eine pastöse Masse sein. Resins should be a pasty mass.
Die Einschneckenmaschine ist beispielsweise im Fall eines Thermoplasten oder eines Metalls als Matrixmaterial beheizbar
und beispielsweise im Fall eines Duroplasten als The single-screw machine can be heated, for example, in the case of a thermoplastic or a metal as a matrix material and for example in the case of a thermoset as
Matrixmaterial temperierbar ausgebildet. Matrix material formed tempered.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen: The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing. Show:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer als Extruder Figure 1 shows a first embodiment of an extruder
ausgebildeten Einschneckenmaschine im Längsschnitt; trained single-screw machine in longitudinal section;
Figur 2 einen Querschnitt durch die Maschine entlang der Linie II- II in Figur 1; Figure 2 is a cross-section through the machine along the line II-II in Figure 1;
Figur 3A und 3B eine vergrößerte Ansicht der Fasermisch- und zerteileinrichtung der Maschine nach Figur 1 im Längsschnitt bzw. im Querschnitt der Linie III- III als Figure 3A and 3B is an enlarged view of the fiber mixing and dividing device of the machine of Figure 1 in longitudinal section and in the cross section of the line III-III as
Funktionsdarstellung; Functional representation;
Figur 4A einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Einschneckennextruders ; FIG. 4A shows a longitudinal section through a further embodiment of a single-screw extruder;
Figur 4B eine Variante des Einschneckenextruders nach Figur 4A; FIG. 4B shows a variant of the single-screw extruder according to FIG. 4A;
Figur 5 und 6 jeweils einen Längsschnitt durch einen Figures 5 and 6 are each a longitudinal section through a
Einschneckenextruder nach Figur 1 und 2, als Variante in der Matrixmaterialübergabe zur Faserstrangimprägnierung; Single-screw extruder according to FIGS. 1 and 2, as a variant in the matrix material transfer for fiber-strand impregnation;
Figur 7A und 7B jeweils einen Längsschnitt durch eine als Spritzgießeinheit ausgebildete Einwellenmaschine, nach bzw. vor dem Einspritzen; FIGS. 7A and 7B each show a longitudinal section through a single-shaft machine designed as an injection molding unit, after or before injection;
Figur 7C einen Längsschnitt durch eine als Spritzgießeinheit ausgebildete Einwellenmaschine nach dem Einspritzen, bei der in Abweichung zu Fig.7A und Fig.7B der Teil der
Matrixmaterialaufbereitung als separates FIG. 7C shows a longitudinal section through a single-shaft machine in the form of an injection molding unit after injection, in which, unlike FIGS. 7A and 7B, the part of FIG Matrix material preparation as a separate
Matrixmaterialaufbereitungsaggregat ausgebildet ist. Matrix material processing unit is formed.
Figur 8A und 8B jeweils eine Variante der Spritzgießeinheit nach Figur 7A und 7B mit Nachdruckdosierung und Imprägnierstartdosierung; FIGS. 8A and 8B each show a variant of the injection molding unit according to FIGS. 7A and 7B with post-pressure metering and impregnation starting metering;
Figur 9A und 9B jeweils einen Längsschnitt durch eine 9A and 9B each show a longitudinal section through a
Spritzgießeinheit mit zyklisch arbeitendem Extruder vor dem Füllen der Dosiervolumenkammer (Figur 9A) und mit gefüllter Dosiervolumenkammer (Figur 9B) ; Injection molding unit with cyclically operating extruder before filling the metering volume chamber (Figure 9A) and with filled metering volume chamber (Figure 9B);
Figur 9C und 9D den Figuren 9A und 9B entsprechende Figures 9C and 9D correspond to Figures 9A and 9B
Längsschnitte, jedoch durch eine Spritzgießeinheit ohne Longitudinal sections, but without an injection molding unit
Nachdruckdosierung; Reproduction dosage;
Figur 10A und 10B einen Längsschnitt durch eine weitere Figure 10A and 10B is a longitudinal section through another
Ausführungsform einer Spritzgießeinheit mit kontinuierlich arbeitendem Extruder bei gefülltem Spritzgießspeicher vor dem Einspritzen (Figur 10A) und nach der Nachdruckphase vor dem Füllen des Spritzgießspeichers (Figur 10B) ; Embodiment of an injection molding unit with a continuously operating extruder with a filled injection molding before injection (Figure 10A) and after the Nachdruckphase before filling the injection molding (Figure 10B);
Figur IIA und IIB einen Längsschnitt durch die Fasermisch- und -zerteileinrichtung mit aktiv geschalteten Rückström-Sperrhub entsprechend der Figur 3A und 3B; Figure IIA and IIB is a longitudinal section through the Fasermisch- and -zerteileinrichtung with actively switched Rückström-Sperrhub according to Figures 3A and 3B;
Figur 12A und 12B einen Längsschnitt durch eine Figure 12A and 12B is a longitudinal section through a
Ausführungsform der Fasermisch- und -zerteileinrichtung mit Rückstromsperre auf einer längsverschiebbaren Schneckenwelle; Embodiment of the fiber mixing and -Zerteilerteil with non-return valve on a longitudinally displaceable worm shaft;
Figur 13A und 13B eine andere Ausführungsform der Fasermisch und -zerteileinrichtung mit Stirnseiten-Scherflächen im FIGS. 13A and 13B show another embodiment of the fiber mixing and dividing device with end shear surfaces in FIG
Längsschnitt (Figur 13A) und eine Abwicklung entlang der Linie XIII-XIII als Funktionsdarstellung (Figur 13B) ; und
Figur 14 eine Ausführungsform der Faserstrangzuführung mit drehbar gelagerten Spulen für die verdrehfreie Longitudinal section (Figure 13A) and a development along the line XIII-XIII as a functional representation (Figure 13B); and Figure 14 shows an embodiment of the fiber strand feed with rotatably mounted coils for the torsion-free
Faserstrangzuführung, mit Messrad, Tänzer und automatischer Faserstrang-Verbindeeinrichtung . Fiber strand feeder, with measuring wheel, dancer and automatic fiber strand connecting device.
Gemäß Figur 1 und 2 ist auf einem Maschinengestell 1 eine als Extruder ausgebildete Einschneckenmaschine gelagert. According to FIGS. 1 and 2, a single-screw machine designed as an extruder is mounted on a machine frame 1.
Die Einschneckenmaschine weist in einem Schneckenwellengehäuse 3 eine Schneckenwelle 4 auf, die von einem Antrieb 5 The single-screw machine has a worm shaft 4 in a worm shaft housing 3, which is driven by a drive 5
angetrieben wird. is driven.
Die Einschneckenmaschine weist eine The single-screw machine has a
Matrixmaterialaufbereitungszone 6, eine Faserstrangzufuhr- un -imprägnierzone 7, eine Druckaufbauzone 8 und eine Fasermisch und -zerteilzone 9 sowie eine Extrusionsdüse 10 für die faserverstärkte Masse 12 auf. Matrix material treatment zone 6, a Faserstrangzufuhr- un -impregnation 7, a pressure build-up zone 8 and a fiber mixing and -zerteilzone 9 and an extrusion die 10 for the fiber reinforced mass 12 on.
In der Matrixmaterialaufbereitungszone 6 ist das In the matrix material treatment zone 6 is the
Schneckenwellengehäuse 3 förderaufseitig mit einer Auger housing 3 on the conveyor side with a
Einfüllöffnung 13 versehen, über die das Matrixmaterial 14 als Granulat von einer Matrixmaterialzugabeeinrichtung 15 Filling opening 13 provided on the matrix material 14 as granules of a matrix material adding device 15th
zugeführt wird, welche vorteilhaft gravimetrisch ausgebildet ist, jedoch auch volumetrisch sein kann. is supplied, which is advantageously formed gravimetrically, but may also be volumetric.
Bei der Schnecke in der Materialaufbereitungszone 6 handelt es sich um eine ein- oder mehrgängige Dreizonenschnecke mit The screw in the material treatment zone 6 is a single or multiple-pass three-zone screw with
Einzugszone 6a, Kompressionszone 6b und Meteringzone 6c, wobei dass aufbereitete Matrixmaterial von der Meteringzone 6c mit der geringen Gangtiefe 41 in die Faserzufuhr- und Feeding zone 6a, compression zone 6b and metering zone 6c, wherein the processed matrix material from the metering zone 6c with the low flight depth 41 in the Faserzufuhr- and
Imprägnierzone7 zur Faserimprägnierung überströmt.
Es kann sich aber auch um eine Barriereschnecke oder eine andere geeignete Schneckenkonfiguration zum Aufbereiten des Matrixmaterials handeln. Impregnation zone 7 for fiber impregnation overflowed. However, it may also be a barrier screw or other suitable screw configuration for processing the matrix material.
In dem Schneckengehäuse 3 ist in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 eine sich in Schneckenwellenlängsrichtung erstreckende Zufuhröffnung 16 für mehrere Faserstränge 17 vorgesehen, die über ein Faserstranggatter 18 zugeführt werden. Das Faserstranggatter 18 hält die Faserstränge 17 in der jeweiligen Zuführspur, wobei durch eine durch den In the screw housing 3, a feed opening 16 extending in the longitudinal direction of the screw shaft 16 is provided in the fiber strand supply and impregnation zone 7 for a plurality of fiber strands 17 which are fed via a fiber strand gate 18. The fiber strand gate 18 holds the fiber strands 17 in the respective feed track, with one through the
Doppelpfeil 20 dargestellte Oszillierbewegung des Double arrow 20 shown Oszillierbewegung of
Faserstranggatters 18 die Zuführspur der Faserstränge 17 stabilisiert werden kann. Fiber strand gate 18, the supply track of the fiber strands 17 can be stabilized.
Die Faserstränge 17 werden gemäß Figur 1 und 2 von Spulen 19 mit Innenabzug abgezogen und passieren einen The fiber strands 17 are drawn off according to Figure 1 and 2 of coils 19 with internal trigger and pass one
Faserstrangantrieb 21. Der Faserstrangantrieb 21 weist eine von einem Motor 21a angetriebene Antriebswalze 22 und eine gegen die Antriebswalze 22 gedrückte Gegendruckwalze 23 auf. Der Druck der Gegendruckwalze 23 gegen die Antriebswalze 22 kann durch eine Stelleinrichtung 30 eingestellt werden. Die Faserstrangzuführöffnung 16 verläuft tangential zur Fiber strand drive 21. The fiber strand drive 21 has a drive roller 22 driven by a motor 21a and a counterpressure roller 23 pressed against the drive roller 22. The pressure of the counter-pressure roller 23 against the drive roller 22 can be adjusted by an adjusting device 30. The fiber strand feed opening 16 runs tangentially to the
Schneckenwelle 4. Worm shaft 4.
Das Gestell 24 des Faserstrangantriebs 21 ist dem The frame 24 of the fiber strand drive 21 is the
Schneckenwellengehäuse 3 zugeordnet Assembled worm shaft housing 3
Die Faserstränge 17 werden durch den Walzenspalt zwischen der Antriebswalze 22 und der Gegendruckwalze 23 hindurchgeführt. Dabei werden die Faserstränge 17 durch den Druck der The fiber strands 17 are passed through the nip between the drive roller 22 and the platen roller 23. In this case, the fiber strands 17 by the pressure of
Gegendruckwalze 23 festgehalten, d. h. sie können nicht schneller abgezogen werden, als mit der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalze 22, selbst wenn der die Schneckenwelle 4 umschlingende Faserstrangabschnitt 25 (Figur 2) aufgrund einer höheren Umfangsgeschwindigkeit des Außendurchmessers der
Schneckenwelle 4 an den Fasersträngen 17 zieht. Die Zufuhrgeschwindigkeit der Faserstränge 17 zu der Counterpressure roller 23 held, ie they can not be withdrawn faster than with the peripheral speed of the drive roller 22, even if the worm shaft 4 wrapped around the fiber strand section 25 (Figure 2) due to a higher peripheral speed of the outer diameter of the Worm shaft 4 pulls on the fiber strands 17. The feeding speed of the fiber strands 17 to the
Schneckenwelle 4 wird damit allein durch die Worm shaft 4 is thus alone by the
Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswelle 22 bestimmt. Circumferential speed of the drive shaft 22 determined.
Das über die Einfüllöffnung 13 zugeführte Matrixmaterial 14 wird in der Matrixmaterialaufbereitungszone 6 aufbereitet. Im Falle eines Thermoplasten als Matrixmaterial ist dazu das Schneckenwellengehäuse 3 in der The matrix material 14 supplied via the filling opening 13 is processed in the matrix material treatment zone 6. In the case of a thermoplastic as a matrix material is the worm shaft housing 3 in the
Matrixmaterialaufbereitungszone 6 so beheizt, dass das Matrix material treatment zone 6 is heated so that the
Matrixmaterial aufgeschmolzen wird. Matrix material is melted.
Das aufbereitete bzw. aufgeschmolzene Matrixmaterial wird gemäß Figur 1 mit der Schneckenwelle 4 der Faserstrangzufunrund Imprägnierzone 7 zugeführt, in welcher im Gegensatz zu der Matrixmaterialaufbereitungszone 6 der Innendurchmesser des Schneckenwellengehäuses 3 größer ist als der Außendurchmesser der Schneckenwelle 4. Das heißt, der Spalt zwischen The prepared or melted matrix material is supplied according to Figure 1 with the screw shaft 4 of the Faserstrangzufunrund impregnation 7, in which, in contrast to the matrix material processing zone 6, the inner diameter of the screw shaft housing 3 is greater than the outer diameter of the screw shaft 4. That is, the gap between
Gehäuseinnendurchmesser und Schneckenaußendurchmesser ist in der Zone 7 deutlich größer als in der Zone 6. Housing inner diameter and outer diameter of the screw is significantly larger in zone 7 than in zone 6.
Gemäß Figur 2 wird der endlose Faserstrangabschnitt 25, welcher die Schneckenwelle 4 mit dem Schneckensteg 26 According to Figure 2, the endless fiber strand section 25, which the worm shaft 4 with the screw web 26th
umwickelt, von der umlaufenden Schneckenwelle 4 in das wrapped, from the rotating worm shaft 4 in the
Schneckenwellengehäuse 3 eingezogen und damit mit dem Screw shaft housing 3 fed and thus with the
aufbereiteten bzw. aufgeschmolzenen Matrixmaterial prepared or melted matrix material
imprägniert . impregnated.
Die Einzugsgeschwindigkeit der Faserstränge 17 wird durch die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalze 22 bestimmt. Um den Imprägniereffekt zu vergrößern, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Schneckenstege 26, also des The feed rate of the fiber strands 17 is determined by the peripheral speed of the drive roller 22. In order to increase the impregnation effect, the peripheral speed of the screw flights 26, that is the
Schneckenwellenaußendurchmessers, größer als die durch den Motor 21a des Faserstrangantriebs 21 vorgegebene
Faserstrangzufuhrgeschwindigkeit. Das heißt, die Worm shaft outer diameter, greater than that predetermined by the motor 21a of the fiber strand drive 21 Fiber strand feed rate. That is, the
Zufuhrgeschwindigkeit der Faserstränge 17 ist kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Schneckenwellenaußendurchmessers in der Zone 7. Feeding speed of the fiber strands 17 is smaller than the peripheral speed of the external auger shaft diameter in the zone 7.
Damit wird nämlich der Faserstrang 17 in der This is namely the fiber strand 17 in the
Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 mit den einzelnen endlosen Fasern an der Schneckenwelle 4 flach abgelegt und der flach abgelegte Faserstrangabschnitt 25 auf diese Weise einreibend und durchreibend mit dem Matrixmaterial getränkt. Faserstrangzufuhr- and -impregnation 7 laid flat with the individual endless fibers on the screw shaft 4 and the flat-laid fiber strand portion 25 in this way by inserting and drench impregnated with the matrix material.
In der Druckaufbauzone 8 ist der Spalt zwischen dem In the pressure buildup zone 8, the gap between the
Innendurchmesser des Schneckenwellengehäuses 3 und der Inner diameter of the worm shaft housing 3 and the
Schneckenwelle gegenüber der Faserstrangzufuhr- und Worm shaft opposite the Faserstrangzufuhr- and
-imprägnierzone 7 reduziert. An dem der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 zugewandten förderaufseifigen Ende der Impregnation zone 7 reduced. At the the Faserstrangzufuhr- and -impregnation 7 facing conveyor-end of the
Druckaufbauzone 8 ist eine Faserstrang-Vorzerteilkante 27 vorgesehen. In Abhängigkeit von der Größe des Spalts zwischen dem Innendurchmesser des Schneckenwellengehäuses 3 und dem Schneckenwellenaußendurchmesser werden die imprägnierten Pressure build-up zone 8 is a fiber strand Vorzerteilkante 27 is provided. Depending on the size of the gap between the inner diameter of the worm shaft housing 3 and the worm shaft outer diameter, the impregnated
Faserstränge und vorzerteilten imprägnierten Faserstrangstücke teilweise zerrieben, bis sie von der Schneckenwelle 4 zur Fasermisch- und -zerteilzone 9 gefördert werden. Fiber strands and pre-divided impregnated fiber strand pieces are partially crushed until they are conveyed by the screw shaft 4 to the fiber mixing and -zerteilzone 9.
Über die Schneckenspitze 28 wird die faserverstärkte Masse 12 durch die Extrusionsdüse 10 dann als Strang 29 ausgetragen. Via the screw tip 28, the fiber-reinforced mass 12 is then discharged through the extrusion die 10 as a strand 29.
Wie insbesondere aus Figur 3A und 3B ersichtlich, ist in der Fasermisch- und -zerteileinrichtung 9b eine Schikanehülse 31 an der Innenseite des Schneckenwellengehäuses 3 angeordnet, welche mit Schikanekanälen 32 versehen ist. Der As can be seen in particular from FIGS. 3A and 3B, a baffle sleeve 31 is arranged in the fiber mixing and dividing device 9b on the inside of the worm shaft housing 3, which is provided with baffle channels 32. Of the
Innendurchmesser der Hülse 31 entspricht dabei dem Inner diameter of the sleeve 31 corresponds to the
Außendurchmesser der Schneckenwelle 4 in der Druckaufbauzone 8.
Jeder Schikanekanal 32 ist mit einer Eintrittsöffnung 33, mit einem Eintrittswinkel E in radialer und axialer Richtung, zum Eintritt des imprägnierten teilweise vorzerteilten und/oder zerriebenen Faserstrangs 17 versehen und weist förderabseitig von der Eintrittsöffnung 33, mit einem Austrittswinkel A in radialer und axialer Richtung, eine Austrittsöffnung 34 auf, durch die der imprägnierte Faserstrang 17 wieder an der Outer diameter of the worm shaft 4 in the pressure build-up zone eighth Each baffle channel 32 is provided with an inlet opening 33, with an entry angle E in the radial and axial direction, for entry of the impregnated partially pre-divided and / or ground fiber strand 17 and has delivery downstream of the inlet opening 33, with an exit angle A in the radial and axial directions, an outlet opening 34, through which the impregnated fiber strand 17 again at the
Innenseite der Schikanehülse 31 austritt. Inside the baffle sleeve 31 exits.
Ferner sind auf der Schneckenwelle 4 Sperrscheiben 35 zwischen der Eintrittsöffnung 33 und der Austrittsöffnung 34 der Further, on the worm shaft 4 lock washers 35 between the inlet opening 33 and the outlet opening 34 of the
Schikanekanäle 32 vorgesehen, die einen dem Innendurchmesser der Schikanehülse 31 entsprechenden Außendurchmesser besitzen und damit Absperrungen bilden, sodass der imprägnierte Baffle channels 32 are provided which have a the inner diameter of the baffle sleeve 31 corresponding outer diameter and thus form barriers, so that the impregnated
Faserstrang 17 durch die Schikanekanäle 32 strömen muss. Die Schneckenstege 26 oder Stege 26b der umlaufenden Fiber strand 17 must flow through the chicanes 32. The screw flights 26 or webs 26b of the circulating
Schneckenwelle 4 zerteilen damit den imprägnierten Faserstrang an den Kanten der Eintrittsöffnungen 33 und der Worm shaft 4 thus divide the impregnated fiber strand at the edges of the inlet openings 33 and the
Austrittsöffnungen 34 auf eine vorgegebene Längenverteilung. Outlet openings 34 to a predetermined length distribution.
Das heißt, durch die Innenumfangsfläche der Schikanehülse 31 werden in Umfangsrichtung verlaufende, drehfest mit dem That is, by the inner peripheral surface of the baffle sleeve 31 are circumferentially extending, rotatably with the
Schneckenwellengehäuse 3 verbundene Scherflächen gebildet, die mit an den Umfang der Schneckenwelle 4 angeordneten Worm shaft housing 3 formed shear surfaces, which arranged with the circumference of the worm shaft 4
Scherflächen, nämlich an den Stegen 26b oder Schneckenstege 26, zum Zerteilen der imprägnierten Faserstränge 17 und Shearing surfaces, namely on the webs 26b or screw flights 26, for dividing the impregnated fiber strands 17 and
Mischen der zerteilten imprägnierten Faserstränge Mixing the divided impregnated fiber strands
zusammenwirken . interact.
Die Schikanehülse 31 ist mit mindestens einer Schikanestufe ausgeführt, welche aus Schikanekanal 32 mit Eintrittsöffnung 33 und Austrittsöffnung 34 sowie der dazugehörigen The baffled sleeve 31 is designed with at least one bullying stage, which consists of baffle channel 32 with inlet opening 33 and outlet opening 34 and the associated
Sperrscheibe 35 besteht.
Die Ausführungsform der Einschneckenmaschine nach Figur 4A unterscheidet sich von der nach Figur 1 bis 3 im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der Matrixmaterialaufbereitungszone 6 mit Einfüllöffnung 13 nach Figur 1 ein separates, in der Locking disk 35 is made. The embodiment of the single-screw machine according to FIG. 4A differs from that according to FIGS. 1 to 3 essentially in that, instead of the matrix material treatment zone 6 with filling opening 13 according to FIG
Zeichnung nicht dargestelltes Drawing not shown
Matrixmaterialaufbereitungsaggregat oder Dosiereinrichtung vorgesehen ist, von dem das aufbereitete Matrixmaterial entsprechend dem Pfeil 36 einem in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 vorgesehenen Matrixmaterialverteiler 37 zugeführt wird. Allerdings ist der Matrixmaterialverteiler 37 nicht im unteren Bereich des Schneckenwellengehäuses 3 Matrix material processing unit or metering device is provided, from which the processed matrix material according to the arrow 36 is supplied to a provided in the Faserstrangzufuhr- and -impregnation 7 matrix material distributor 37. However, the matrix material distributor 37 is not in the lower region of the worm shaft housing 3
angeordnet, wie in Figur 4A gezeigt, sondern vorteilhaft im oberen Bereich wie in Figur 2 dargestellt. arranged as shown in Figure 4A, but advantageously in the upper region as shown in Figure 2.
Der Matrixmaterialverteiler 37 wird durch einen Längskanal 38 in dem Schneckenwellengehäuse 3 gebildet, von dem sich in Längsrichtung der Schneckenwelle 4 versetzte radiale Bohrungen mit Düsen 39 in den Innenraum des Schneckenwellengehäuses 3 in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 erstrecken. The matrix material distributor 37 is formed by a longitudinal channel 38 in the worm shaft housing 3, from which radial bores with nozzles 39 offset in the longitudinal direction of the worm shaft 4 extend into the interior of the worm shaft housing 3 in the fiber strand supply and impregnation zone 7.
Die Einschneckenmaschine nach Figur 4B weist zusätzlich zwischen der Schneckenspitze 28 und dem förderabseitigem Ende der Fasermisch- und -zerteileinrichtung 9b ein Förderelement 28a auf, um bei hohem Düsenwiderstand den Förderdruck The single-screw machine according to FIG. 4B additionally has a conveying element 28a between the screw tip 28 and the delivery-side end of the fiber mixing and dividing device 9b in order to control the delivery pressure with a high nozzle resistance
aufzubauen. build.
Die Ausführungsform der Einwellenmaschine nach Figur 5 The embodiment of the single-shaft machine according to FIG. 5
unterscheidet sich von der nach Figur 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass die Matrixmaterialaufbereitungszone 6 von der Faserstrangzufuhr- und Imprägnierzone 7 durch einen Abstauring 43 auf der Schneckenwelle 4 getrennt ist.
Das aufbereitete Matrixmaterial wird dadurch über eine differs from that according to FIGS. 1 and 2 essentially in that the matrix material treatment zone 6 is separated from the fiber strand supply and impregnation zone 7 by a spacing ring 43 on the worm shaft 4. The processed matrix material is characterized by a
Radialbohrung 44 in dem Gehäuse 3 einem Radial bore 44 in the housing 3 a
Matrixmaterialverteiler 37 zugeführt, der dem Matrix material distributor 37 is supplied to the
Matrixmaterialverteiler 37 nach Figur 4 entspricht, also einen Längskanal 38 mit einer Düsenreihe 39 aufweist. Matrix material distributor 37 according to FIG. 4 corresponds, ie has a longitudinal channel 38 with a row of nozzles 39.
Da beim zyklischen Arbeiten der Einschneckenmaschine bei Since the cyclic operation of the single-screw machine at
Schneckenwellenstillstand der Förderdruck auf das Worm shaft stop the delivery pressure on the
Matrixmaterial abgebaut wird, werden bei neuerlichem Matrix material is degraded, at recent
Zyklusstart in der Anfangsphase erst einige Drehungen der Schneckenwelle 4 benötigt, um den Förderdruck auf das Cycle start in the initial phase only a few rotations of the worm shaft 4 is required to the discharge pressure on the
aufbereitete Matrixmaterial wieder aufzubauen und über den Matrixmaterialverteiler 37 der Faserimprägnierung zuzuführen. Bei der Ausführungsform nach Figur 6 ist daher für diese Zeit eine Imprägnier-Startdosierung 45 zur Zufuhr von recycled matrix material and feed over the matrix material distributor 37 of the fiber impregnation. In the embodiment according to FIG. 6, therefore, an impregnation start dosage 45 for the supply of
Matrixmaterial in die Faserstrangzufuhr- und Imprägnierzone 7 vorgesehen. Damit wird die Bildung einer fehlerhaften Matrix material provided in the Faserstrangzufuhr- and impregnation 7. This will make the formation of a faulty
faserverstärkten Masse bei Zyklusbeginn verhindert. fiber reinforced mass at the beginning of the cycle prevented.
Gemäß Figur 6 ist dazu eine als Zylinder ausgebildete According to Figure 6 is designed as a cylinder
Matrixmaterialaufnahmekammer 46 vorgesehen, deren Öffnung in den Längskanal 38 des Matrixmaterialverteilers 37 mündet. In der Matrixmaterialaufnahmekammer 46 ist ein Kolben 47, gemäß dem Doppelpfeil 47a als Stelleinrichtung, verschiebbar Matrix material receiving chamber 46 is provided, the opening of which opens into the longitudinal channel 38 of the matrix material distributor 37. In the matrix material receiving chamber 46, a piston 47, according to the double arrow 47a as an adjusting device, displaceable
gelagert . stored.
Ferner ist in der Radialbohrung 44 ein Absperrorgan Further, in the radial bore 44 is a shut-off device
angeordnet, das als Rückschlagventil 48 oder aktiv schaltbares Ventil ausgebildet ist, also ein Zurückströmen des arranged, which is designed as a check valve 48 or actively switchable valve, so a backflow of the
Matrixmaterials von der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7 in die Matrixmaterialaufbereitungszone 6 während der Matrix material from the Faserstrangzufuhr- and -impregnation 7 into the matrix material treatment zone 6 during the
Startdosierung verhindert.
Während des Betriebs der Einschneckenmaschine nach Figur 6 wird der Kolben 47 zurückbewegt, sodass sich die Start dosage prevents. During operation of the single-screw machine of Figure 6, the piston 47 is moved back, so that the
Matrixmaterialaufnahmekammer 46 mit Matrixmaterial füllt. Wenn nun die Einschneckenmaschine nach dem Einspritzzyklus wieder startet um neues Plastifikat zu dosieren, wird mit dem Kolben 47 das gespeicherte Matrixmaterial sofort zur Matrix material receiving chamber 46 fills with matrix material. Now, if the single-screw machine starts again after the injection cycle to dose new plasticate, the stored matrix material is used immediately with the piston 47
Faserimprägnierung herausgedrückt. Dabei schließt aufgrund des Druckunterschiedes das Rückschlagventil 48 damit dieses Fiber impregnation pressed out. In this case closes due to the pressure difference, the check valve 48 so this
Material der Faserimprägnierung zur Verfügung steht. Wenn nach einigen Umdrehungen der Schneckenwelle 4 sich der Material of fiber impregnation is available. If after a few turns of the worm shaft 4, the
Matrixmaterialdruck wieder aufgebaut und der Kolben 47 das gespeicherte Material herausgedrückt hat, öffnet sich das Rückschlagventil 48 durch den Druckunterschied und die Rebuilt matrix material pressure and the piston 47 has pushed out the stored material, the check valve 48 opens by the pressure difference and the
Matrixmaterialversorgung erfolgt über die Schneckenwelle 4. Gleichzeitig wird von diesem Schmelzestrom wieder ein Teil in die Matrixmaterialaufnahmekammer 46 abgezweigt, damit Material für den nächsten Start zur Verfügung steht. Mittels einem Regelalgorithmus und Material-Drucksensoren wird erreicht, dass der Imprägnier-Materialstrom eine hohe Gleichmäßigkeit hat und das Aufnahmevolumen für die Imprägnier-Startdosierung 45 nur der Größe der Versorgungsverzögerung der Matrix material supply takes place via the worm shaft 4. At the same time, a portion of this melt stream is branched off again into the matrix material receiving chamber 46, so that material is available for the next start. By means of a control algorithm and material pressure sensors is achieved that the impregnating material flow has a high uniformity and the receiving volume for the impregnation start dosing 45 only the size of the supply delay of
Schneckenförderung entspricht. Auger conveyor corresponds.
Gemäß Figur 7A und 7B ist die Einwellenmaschine als According to FIGS. 7A and 7B, the single-shaft machine is known as
Spritzgießeinheit ausgebildet, die eine längsverschiebbare Schneckenwelle 4, eine um den Dosierhub D verlängerte Injection molding unit formed, which has a longitudinally displaceable worm shaft 4, one extended by the metering D
Matrixmaterialaufbereitungszone 6, eine mit einem Abstauring 43 gebildete Abstauung zwischen der Matrix material treatment zone 6, a formed with a Abstauring 43 dew between the
Matrixmaterialaufbereitungszone 6 und der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone 7, einen kaskadischen Matrix material treatment zone 6 and the Faserstrangzufuhr- and -impregnation 7, a cascade
Matrixmaterialsammler 49, einen Matrixmaterialverteiler 37 in der Faserzufuhr- und -imprägnierzone 7, die Matrix material collector 49, a matrix material distributor 37 in the Faserzufuhr- and -impregnation zone 7, the
Faserstrangvorzerteilkante 27, eine um den Dosierhub D Faserstrangvorzerteilkante edge 27, one to the Dosierhub D
verlängerte Druckaufbauzone 8, die Fasermisch- und
-zerteilzone mit Rückströmsperre 9a und eine extended pressure build-up zone 8, the fiber blending and -Zerteilzone with Rückströmsperre 9a and a
Dosiervolumenkammer oder Einspritzraum 51 zwischen dem Dosiervolumenkammer or injection space 51 between the
Spritzkanal IIa mit der Spritzdüse 11 und der Spray channel IIa with the spray nozzle 11 and the
Schneckenwellenspitze 28 aufweist. Worm shaft tip 28 has.
Mit einer Stelleinrichtung 91, welche zwischen der With an adjusting device 91, which between the
Schließeinheit 2 mit dem (nicht dargestellten) Formwerkzeug und dem Gehäuseschlitten 3a vorgesehen ist, wird die Closing unit 2 with the (not shown) mold and the housing slide 3a is provided, the
Spritzdüse 11 mit dem Spritzkanal IIa am Formwerkzeug Spray nozzle 11 with the injection channel IIa on the mold
angedockt. Der Gehäuseschlitten 3a ist an dem Gestell 1 gelagert. Mit einer Stelleinrichtung 92, welche zwischen dem Gehäuseschlitten 3a und dem Antriebsschlitten 5a vorgesehen ist, wird der Dosierhub D bzw. der variable Dosierhub V ausgeführt, wobei der gezeigte Dosierhub D den docked. The housing slide 3a is mounted on the frame 1. With an adjusting device 92, which is provided between the housing slide 3a and the drive slide 5a, the metering stroke D or the variable Dosierhub V is carried out, wherein the Dosierhub D shown the
Auslegungsdosierhub der Spritzgießeinheit darstellt. Der Antriebsschlitten 5a ist an dem Gehäuseschlitten 3a gelagert. Design dosing of the injection molding unit represents. The drive carriage 5a is mounted on the housing slide 3a.
Im Laufe des Dosiervorgangs wird die faserverstärkte Masse in der Dosiervolumenkammer 51 gestaut (Figur 7B) , wodurch sich die Schneckenwelle 4 um den variablen Dosierhub V in Richtung Einfüllöffnung 13 mit der Stelleinrichtung 92 verschiebt. In the course of the dosing process, the fiber-reinforced mass in the dosing volume chamber 51 is jammed (FIG. 7B), as a result of which the worm shaft 4 shifts by the variable dosing stroke V in the direction of the filling opening 13 with the adjusting device 92.
Wenn die Dosiervolumenkammer 51 mit faserverstärkter Masse gefüllt ist (Figur 7B) kann der Einspritzvorgang durchgeführt werden. Dazu wird die Schneckenwelle 4 mit der When the metering volume chamber 51 is filled with fiber-reinforced mass (FIG. 7B), the injection process can be carried out. For this purpose, the worm shaft 4 with the
Stelleinrichtung 92 axial zur Spritzdüse 11 hin bewegt, wobei die Schikanehülse 31 die Rückströmsperre bildet (Figur 7A) , die beim Einspritzen verhindert, dass Material vom Raum 51 zurück in den Schneckenbereich strömt. Eine detailierte Actuator 92 moves axially toward the spray nozzle 11, wherein the baffle sleeve 31 forms the Rückströmsperre (Figure 7A), which prevents injection of material from the space 51 back into the screw region. A detailed
Beschreibung dieser Fasermisch- und -Zerteileinrichtung mit Rückstömsperre 9c ist weiter unten anhand von Figur 12A und 12B beschrieben. Description of this fiber mixing and dividing device with backstop 9c is described below with reference to FIGS. 12A and 12B.
Die Ausführungsform nach Figur 7C unterscheidet sich von der nach Figur 7A und 7B vor allem dadurch, dass der Teil der
Matrixmaterialaufbereitung durch ein separates, nicht The embodiment according to FIG. 7C differs from that according to FIGS. 7A and 7B primarily in that the part of FIG Matrix material processing by a separate, not
dargestelltes Matrixmaterialaufbereitungsaggregat gebildet ist, von dem das aufbereitete Matrixmaterial gemäß dem Pfeil 36 zugeführt wird. formed matrix material processing unit, from which the processed matrix material according to the arrow 36 is supplied.
Der kaskadische Materialsammler 49 nach Figur 7A und 7B weist drei in Längsrichtung der Schneckenwelle 4 versetzte The cascaded material collector 49 according to FIGS. 7A and 7B has three longitudinally displaced worm shaft 4
Radialbohrungen 44 mit jeweils einem Rückschlagventil 48 aus, damit beim Verschieben der Schneckenwelle 4 in Richtung Radial holes 44, each with a check valve 48, so when moving the worm shaft 4 in the direction
Einfüllöffnung 13 das aufbereitete Matrixmaterial immer im förderaufseitigen Bereich des Abstaurings 43 zum Filling opening 13, the processed matrix material always in the conveying upstream region of the Abstaurings 43 to
Matrixmaterialverteiler 37 geleitet wird. Die überfahrene Radialbohrung 44 schließt mit dem zugehörigen Rückschlagventil 48, weil der Druck in dem Längskanal 38 größer ist, als der Druck des Schneckenbereichs der förderabseitigen Seite des Abstauringes 43 (Figur 8B) . Der Matrixmaterialverteiler ist entsprechend der Figur 5 aufgebaut, wobei in der Matrix material distributor 37 is passed. The traversed radial bore 44 closes with the associated check valve 48 because the pressure in the longitudinal channel 38 is greater than the pressure of the screw portion of the downstream side of the Abstauringes 43 (Figure 8B). The matrix material distributor is constructed according to the figure 5, wherein in the
Ausführungsform nach Figur 8A und 8B zudem eine Embodiment of Figure 8A and 8B also a
Imprägnierstartdosierung 45 entsprechend Figur 6 vorgesehen ist . Impregnation starting metering 45 is provided according to Figure 6.
Wie aus den Figuren 7A, 7B, 8A und 8B ersichtlich, weist die Spritzgießeinheit eine entsprechend dem Dosierhub D As can be seen from FIGS. 7A, 7B, 8A and 8B, the injection molding unit has one corresponding to the metering stroke D.
verlängerte Einfüllöffnung 33 auf, um eine gravimetrische Dosierung 42 für eine teilgefüllte Schnecke vorteilhaft zu nutzen . extended filling opening 33 in order to take advantage of a gravimetric dosing 42 for a partially filled screw advantageous.
Wenn mit volumetrischer Dosierung gearbeitet wird entfällt die Verlängerung der Einfüllöffnung, mit dem Nachteil, dass keine feine Faseranteilsregelung möglich ist. If working with volumetric dosing is omitted, the extension of the filling opening, with the disadvantage that no fine fiber content control is possible.
Die Spritzgießeinheit nach Figur 8A und 8B weist zudem eine Nachdruckdosierung 70 auf, welche in den Spritzkanal IIa integriert ist. Die Nachdruckdosierung 70 besteht aus dem
Absperrorgan 71 und der förderabseitigen Aufnähmekammer 72 mit dem Kolben 73. Der Doppelpfeil 73a stellt die Stelleinheit für den Kolben 73 mit dem materialseitigen Kolbenende 73b dar. Zu Beginn des Einspritzens (Figur 8B) wird vorteilhaft das The injection molding unit according to FIGS. 8A and 8B also has a pressurized dosage 70, which is integrated in the injection channel IIa. The Nachdruckdosierung 70 consists of the The double arrow 73a represents the adjusting unit for the piston 73 with the material-side piston end 73b. At the beginning of the injection (FIG. 8B), it is advantageous to use the stopper 73
Kolbenende 73b von Restmaterial das vorherigen Zyklus Piston end 73b of residual material the previous cycle
freigespült und dann das erforderliche Nachdruckdosiervolumen in die Aufnähmekammer 72 aufgenommen. Nach dem Einspritzen und dem Füllen der Kammer 72 wird unter Beibehaltung des rinsed free and then added the required Nachdruckdosiervolumen in the Aufnähmekammer 72. After injecting and filling the chamber 72 is maintained while maintaining the
Einspritzdrucks das Absperrorgan 71 geschlossen (Figur 8A) und mit dem Kolben 73 das Nachdruckprogramm durchgeführt. Injection pressure the shut-off valve 71 is closed (Figure 8A) and carried out with the piston 73, the Nachdruckprogramm.
Gleichzeitig kann die Stelleinrichtung 92 den Druck im At the same time, the adjusting device 92 the pressure in
Dosiervolumenspeicher 51 abbauen und das neuerliche Füllen des Dosiervolumenspeichers 51 kann druckunabhängig während der Nachdruckphase beginnen. Reduce metering volume 51 and the new filling of the dosing volume 51 can begin pressure-independent during the holding pressure phase.
Die Ausführungsform nach Figur 9A und Figur 9B unterscheidet sich von der nach Figur 7A, 7B, 8A und 8B im Wesentlichen dadurch, dass anstelle einer längsverschiebbaren The embodiment according to FIGS. 9A and 9B differs from that according to FIGS. 7A, 7B, 8A and 8B substantially in that instead of a longitudinally displaceable one
Schneckenwelle 4 zur Bildung der Dosiervolumenkammer oder Einspritzkammer 51 das Ende des Schneckenwellengehäuses 3 durch einen an der Innenseite des Gehäuses 3 axial Worm shaft 4 for forming the Dosiervolumenkammer or injection chamber 51, the end of the worm shaft housing 3 by a on the inside of the housing 3 axially
verschiebbar gelagerten Kolben 74 verschlossen ist, der mit dem Spritzkanal IIa und der Spritzdüse 11 versehen ist. D.h., dass die Einschneckenmaschine als zyklisch arbeitender slidably mounted piston 74 is closed, which is provided with the injection channel IIa and the spray nozzle 11. That is, the single-screw machine is considered cyclic
Extruder verwendet wird. Da die Schneckenwelle 4 im Extruder is used. Since the worm shaft 4 in
Verfahrensablauf nicht bzw. nur um den Rückströmsperrhub S verschoben wird, ist als Materialsammler nur eine Procedure is not or only shifted by the Rückströmsperrhub S, is as a material collector only one
Radialbohrung 44 oder beim Einsatz einer Imprägnierstartdosierung eine Radialbohrung 44 mit Rückschlagventil 48 notwendig und die Einfüllöffnung 13 braucht nicht verlängert zu werden. Radial bore 44 or when using an impregnation start metering a radial bore 44 with check valve 48 necessary and the filling opening 13 does not need to be extended.
Es kann auch die Ausführung mit Überströmen des It can also be the version with overcurrents of
Matrixmaterials und/oder die volumetrische Dosierung verwendet werden .
Mit der Stelleinrichtung 91 für den Andockhub der Matrix material and / or the volumetric dosage can be used. With the adjusting device 91 for the Andockhub the
Spritzgießeinrichtung an das (nicht dargestellte) Injection device to the (not shown)
Formwerkzeug, welche hier zwischen der Schließeinheit 2 und dem Spritzkolbenschlitten 81a vorgesehen ist, wird der Mold, which is provided here between the clamping unit 2 and the injection piston slide 81 a, is the
Spritzkanal IIa mit der Spritzdüse 11 an das Formwerkzeug angedockt. Der Spritzkolbenschlitten 81a ist an dem Gestell 1 verschiebbar gelagert. In der dargestellten Ausführungsform ist im Spritzkanal IIa, wie in Figur 8A und 8B beschrieben, die Nachdruckdosierung 70 integriert. Spray channel IIa with the spray nozzle 11 is docked to the mold. The injection piston slide 81 a is slidably mounted on the frame 1. In the embodiment shown, the pressurized dosing 70 is integrated in the injection channel IIa, as described in FIGS. 8A and 8B.
Mit der Stelleinrichtung 92 für den Dosier- bzw. Einspritzhub, welche hier zwischen dem Spritzkolbenschlitten 81a und dem Gehäuseschlitten 3a vorgesehen ist wird der Dosierhub D bzw. der variable Dosierhub V ausgeführt. Der Gehäuseschlitten 3a ist am Spritzkolbenschlitten 81a verschiebbar gelagert. With the adjusting device 92 for the metering or injection stroke, which is provided here between the injection piston slide 81a and the housing slide 3a, the metering stroke D or the variable metering stroke V is performed. The housing slide 3a is slidably mounted on the injection piston slide 81a.
In der Figur 9A und 9B ist die Schikanehülse 31 der In FIGS. 9A and 9B, the bullying sleeve 31 is the
Fasermisch- und -Zerteileinrichtung 9b verdrehgesichert fest eingebaut. Bei dieser Ausführungsform der Rückströmsperre ist zwischen der Schneckenspitze 28 und dem förderabseitigem Ende der Schikanehülse 31 eine Rückströmsperrhülse 9d vorgesehen, welche indirekt gesteuert aus dem Druckunterschied beim Fasermisch- and -Zerteileinrichtung 9b against rotation firmly installed. In this embodiment, the Rückströmsperre a Rückströmsperrhülse 9d is provided between the screw tip 28 and the förderabseitigem end of the baffle sleeve 31, which indirectly controlled by the pressure difference at
Fördern des faserverstärkten Matrixmaterials durch die Conveying the fiber reinforced matrix material through the
angetriebene Schneckenwelle 4 sich an der Schneckenspitze 28 anlegt und den Weg zum Füllen des Dosiervolumenspeichers 51 freigibt und sich beim Einspritzen an der Schikanehülse 31 anlegt und den Materialrückfluss in den Schneckenbereich verhindert . driven worm shaft 4 is applied to the screw tip 28 and the way to fill the Dosiervolumenspeichers 51 releases and applies during injection to the baffle sleeve 31 and prevents the material backflow into the screw area.
In der Figur 9C und 9D ist eine Ausführungsform der Rückström- Sperrfunktion gezeigt, welche aktiv mit einem kurzen Hub S der Schneckenwelle 4 geschaltet wird. Dazu ist der In the figures 9C and 9D, an embodiment of the Rückström- blocking function is shown, which is actively switched with a short stroke S of the worm shaft 4. This is the
Schneckenwellenantrieb 5 mit dem Antriebsschlitten 5a an dem
Gehäuseschlitten 3a gelagert. Eine Stelleinrichtung 93, welche zwischen dem Gehäuseschlitten 3a und dem Antriebsschlitten 5a vorgesehen ist, führt den Sperrhub S an der Fasermisch- und - zerteileinrichtung 9b aus, d.h. es wird der schneckenseitige Teil der Fasermisch- und -zerteileinrichtung soweit Worm shaft 5 with the drive carriage 5a on the Housing slide 3a stored. An adjusting device 93, which is provided between the housing slide 3a and the drive slide 5a, executes the lock stroke S on the fiber mixing and dividing device 9b, ie, the screw-side part of the fiber mixing and dividing device becomes so far
verschoben, dass die Sperrscheiben 35 die Schikanekanäle 32 verschließen. In der Figur IIA und IIB ist diese Fasermisch- und -zerteileinrichtung mit aktiv geschaltetem Sperrhub S vergrößert dargestellt. shifted that the locking discs 35 close the chicanes 32. In the figure IIA and IIB this Fasermisch- and -zerteileinrichtung with actively switched blocking stroke S is shown enlarged.
Die Ausführungsform nach Figur 9C und 9D ist ohne die The embodiment of Figure 9C and 9D is without the
möglichen Zusatzeinrichtungen wie Imprägnier-Startdosierung und Nachdruckdosierung ausgerüstet. possible additional equipment such as impregnation start dosage and Nachdruckdosierung equipped.
Bei der Figur 9A bis 9D hat der Kolben 74 eine trichterförmige Ausnehmung 90, welche zu der Form der Schneckenspitze 28 passt, damit sich keine Totraumstellen bilden können und das Material zyklisch weitertransportiert wird. Da das In FIGS. 9A to 9D, the piston 74 has a funnel-shaped recess 90, which matches the shape of the screw tip 28, so that no dead space can form and the material is transported cyclically. Since that
Dosiervolumen nicht durch eine längsbeweglicher Schnecke gebildet wird, ist es möglich, dass der Außendurchmesser des Spritzkolbens 74 vom Schneckenwellen-Außendurchmesser Dosage volume is not formed by a longitudinally movable screw, it is possible that the outer diameter of the injection piston 74 from the outer shaft diameter
abweicht . deviates.
Die Figur 10A und 10B zeigt eine Spritzgießeinheit mit FIGS. 10A and 10B show an injection molding unit
kontinuierlich arbeitendem Extruder. Die Spritzgießeinheit weist eine Spritzeinheit 76 mit einem Spritzgießzylinder 77 auf, an den der mit einem Absperrorgan 78 versehene continuous extruder. The injection molding unit has an injection unit 76 with an injection molding cylinder 77, to which the injection nozzle 78 is provided
Spritzkanal IIa mit Spritzdüse 11 angeschlossen ist. Der Spray channel IIa is connected to the spray nozzle 11. Of the
Spritzgießzylinder 77 umschließt den die faserverstärkte Masse aufnehmenden Spritzgießspeicher 79. Injection cylinder 77 surrounds the injection molded storage 79 receiving the fiber reinforced mass.
In dem Spritzgießzylinder 77 ist ein Einspritzkolben 81 axial verschiebbar geführt. Der Einspritzkolben 81 weist eine konische Spitze 82, welche als konische Doppelspitze 82a
ausgebildet ist, zum Eingriff in die trichterförmige Ausnehmung 83 in dem Spritzzylinder 77 an dem Ende auf, an das der Spritzkanal IIa angeschlossen ist. Die konische In the injection cylinder 77, an injection piston 81 is guided axially displaceable. The injection piston 81 has a conical tip 82, which serves as a conical double point 82a is formed, for engaging in the funnel-shaped recess 83 in the injection cylinder 77 at the end to which the injection channel IIa is connected. The conical
Doppelspitze 82a ist mit den Stegen 82b an dem Einspritzkolben 81 befestigt und dient dazu, dass sich keine Totraumstellen bei dem Materialtransport von dem Kanal 84 in den Double tip 82a is attached to the lands 82b on the injection piston 81 and serves to prevent any dead space in the material transport from the channel 84 in the
Einspritzraum 79 bilden können. Injection space 79 can form.
Von dem Einspritzkolben 81 erstreckt sich förderaufseitig ein Verbindungsabschnitt 89 zu einem weiteren Kolben 85, der in dem Schneckenwellengehäuse 3 axial verschiebbar geführt ist. Der Verbindungsabschnitt 89 ist mit einem Kanal 84 versehen, der ein Absperrorgan 86 aufweist. Zwischen dem weiteren Kolben 85 und der Spitze 28 der Schneckenwelle 4 ist ein Zwischenraum 88 für die faserverstärkte Masse vorgesehen. Zum Eingriff der Schneckenwellenspitze 28 weist der weitere Kolben 85 eine trichterförmige Ausnehmung 90 auf. From the injection piston 81, a connecting section 89 extends on the delivery side to a further piston 85, which is guided axially displaceably in the worm shaft housing 3. The connecting portion 89 is provided with a channel 84 having a shut-off device 86. Between the further piston 85 and the tip 28 of the worm shaft 4, a gap 88 is provided for the fiber-reinforced mass. For engagement of the worm shaft tip 28, the further piston 85 has a funnel-shaped recess 90.
Förderaufseitig ist die Spritzgießeinheit im Wesentlichen so ausgebildet, wie vorstehend beispielsweise in Zusammenhang mit Figur 5 beschrieben. Das heißt, an die On the delivery side, the injection molding unit is designed essentially as described above, for example in connection with FIG. 5. That is, to the
Fasermaterialaufbereitungszone 6 mit der Einfüllöffnung 13 für das Matrixmaterial schließt sich förderabseitig die Fiber material processing zone 6 with the filling opening 13 for the matrix material closes on the downstream side of the
Faserzufuhr- und -imprägnierzone 7, nach der Vorzerteilkante 27 die Druckaufbauzone 8 und die Fasermisch- und -zerteilzone 9 an. Faserzufuhr- and -impregnation 7, after the Vorzerteilkante 27, the pressure build-up zone 8 and the fiber mixing and -zerteilzone 9 at.
Der Spritzzylinderschlitten 77a ist an dem Gestell 1 The injection cylinder slide 77 a is on the frame first
verschieebar gelagert und die Stelleinrichtung 91, welche zwischen dem Spritzzylinderschlitten 77a und der verschieebar stored and the adjusting device 91, which between the injection cylinder slide 77 a and the
Schließeinheit 2 mit dem (nicht dargestellten) Formwerkzeug vorgesehen ist, wird zum Andocken der Spritzdüse 11 an das Formwerkzeug genutzt. Der Spritzkolbenschlitten 81a mit dem Verbindungsabschnitt 89 ist an dem Spritzzylinderschlitten 77a
verschiebbar gelagert und die Stelleinrichtung 95, welche zwischen dem Spritzkolbenschlitten 81a und dem Closing unit 2 is provided with the (not shown) mold, is used for docking the spray nozzle 11 to the mold. The injection piston slide 81a with the connection portion 89 is on the injection cylinder slide 77a slidably mounted and the adjusting device 95 which between the injection piston slide 81 a and the
Spritzzylinderschlitten 77a vorgesehen ist, wird für das Spritzzylinderschlitten 77 a is provided for the
Einspritzen, die Nachdruckphase und das Füllen des Injection, the emphasis phase and the filling of the
Spritzgießzylinders 77 mit dem Spritzgießspeicher 79 Injection cylinder 77 with the injection molding 79th
verwendet. Mit einer weiteren Stelleinrichtung 94 kann das Schneckenwellengehäuse 3 mit dem Gehäuseschlitten 3a, welcher an dem Spritzkolbenschlitten verschiebbar gelagert ist, gegenüber dem Verbindungsabschnitt 89 mit dem Kolben 85 verschoben werden. Die Stelleinrichtung 94 ist zwischen dem Spritzkolbenschlitten 81a und dem Gehäuseschlitten 3a used. With a further adjusting device 94, the worm shaft housing 3 with the housing slide 3a, which is slidably mounted on the injection piston slide, relative to the connecting portion 89 with the piston 85 are moved. The actuator 94 is between the injection piston slide 81a and the housing slide 3a
vorgesehen . intended .
Figur 10B zeigt bei geschlossenem Absperrorgan 86 und FIG. 10B shows a closed shut-off device 86 and
geöffnetem Absperrorgan 78 den mit faserverstärkter Masse gefüllten Spritzgießspeicher 79. Mit dem Kolben 81 wird durch Einfahren der Stelleinrichtung 95 die faserverstärkte Masse in das (nicht dargestellte) Formwerkzeug gespritzt und der opened obturator 78 filled with fiber reinforced mass injection molding 79. With the piston 81 is injected by retracting the actuator 95, the fiber reinforced mass in the (not shown) mold and the
Nachdruck über die Nachdruckphase geregelt. Während dieser Zeit fördert die kontinuierlich arbeitende Repressing regulated by the holding pressure phase. During this time, the continuous working encourages
Einschneckenmaschine in den Zwischenraumspeicher 88. Nach der Nachdruckphase wird das Absperrorgan 86 geöffnet und der Einschneckenmaschine in the space memory 88. After the emphasis phase, the obturator 86 is opened and the
Inhalt des Zwischenraumspeichers 88 wird in den Content of the space memory 88 is in the
Spritzgießspeicher 79 des Spritzgießzylinders 77 gefördert. Dazu wird die Stelleinheit 94 eingefahren und die Stelleinheit 95 ausgefahren. Bei dieser Verschiebefahrt wird darauf Injection molding 79 of the injection molding cylinder 77 promoted. For this purpose, the actuator 94 is retracted and the actuator 95 extended. At this move is on it
geachtet, dass dies volumenmäßig ausgeregelt geschieht, bei Berücksichtigung des kontinuierlichen Volumenstroms von der Einschneckenmaschine. Dadurch können die Durchmesser der ensured that this volume is regulated in terms of volume, taking into account the continuous volume flow from the single-screw machine. This allows the diameter of the
Kolben 81 und 85 auch verschieden sein. Nachdem bei dieser Verschiebefahrt der Zwischenraumspeicher 88 entleert ist, stoppt die Stelleinheit 94 und die Stelleinheit 95 mit dem Spritzgießzylinder 77 nimmt den kontinuierlichen Volumenstrom der Einschneckenmaschine auf, bis das variable
Spritzgießvolumen im Spritzgießspeicher 79 erreicht ist. Nun stoppt die Stelleinheit 95 und die Stelleinheit 94 mit dem Schneckengehäuse 3 nimmt den kontinuierlichen Volumenstrom wieder im Zwischenraumspeicher 88 auf und das Absperrorgan 86 wird für das Einspritzen geschlossen. Pistons 81 and 85 also be different. After in this displacement of the space memory 88 is emptied, stops the actuator 94 and the actuator 95 with the injection cylinder 77 receives the continuous flow of the single-screw machine until the variable Injection molding in the injection molding 79 is reached. Now stops the actuator 95 and the actuator 94 with the screw housing 3 takes the continuous flow again in the space memory 88 and the obturator 86 is closed for injection.
Figur IIA und IIB zeigt die vergrößerte Darstellung der Figure IIA and IIB shows the enlarged view of
Fasermisch- und -zerteileinrichtung 9b wie in der Figur 9C und 9D dargestellt mit aktivem Rückström-Sperrhub S mittels der Schneckenwelle 4. Das Wirkprinzip der Fasermisch- und - zerteileinrichtung entspricht dem der Figur 3A und 3B. Fiber mixing and -zerteileinrichtung 9b as shown in Figure 9C and 9D shown with active Rückström-Sperrhub S by means of the screw shaft 4. The operating principle of the fiber mixing and - zerteileinrichtung corresponds to that of Figure 3A and 3B.
Die Figur IIA zeigt die Schneckenwelle 4 in der Position, dass das faserverstärkte Material durch die Schikanekanäle 32 gefördert wird, indem die Sperrscheiben 35 den Weg zwischen den Eintrittsöffnungen 33 und den Austrittsöffnungen 34 nur durch die Schikanekanäle 32 gestatten. FIG. IIA shows the worm shaft 4 in the position that the fiber-reinforced material is conveyed through the baffle channels 32 in that the locking discs 35 allow the path between the inlet openings 33 and the outlet openings 34 only through the baffle channels 32.
Die Figur IIB zeigt die Schneckenwelle 4 in der um den Figure IIB shows the worm shaft 4 in the order to
Sperrhub S versetzten Position, womit der Materialfluss durch die Schikanekanäle 32 gesperrt ist. Dazu verschließen in diesem Beispiel die Sperrscheiben 35 die Austrittsöffnungen 34, wodurch kein Rückstrom während dem Einspritzen und der Nachdruckphase möglich ist. Sperrhub S staggered position, whereby the material flow through the chicanes 32 is locked. To close in this example, the locking discs 35, the outlet openings 34, whereby no return flow during injection and the holding pressure phase is possible.
Figur 12A und 12B zeigt die vergrößerte Darstellung der FIGS. 12A and 12B show the enlarged view of FIG
Fasermisch- und -zerteileinrichtung 9c wie in Figur 7A, 7B, 8A und 8B gezeigt, vorzugsweise für den Einsatz bei einer Fiber mixing and dispensing device 9c as shown in Figures 7A, 7B, 8A and 8B, preferably for use in a
längsbeweglichen Schneckenwelle 4, um das Dosiervolumen in der Dosiervolumenkammer 51 zu bilden, wobei die Schikanehülse 31 auch die Rückström-Sperrfunktion übernimmt. Das Wirkprinzip der Fasermisch- und -zerteileinrichtung entspricht dem der Figur 3A und 3B. Bei der längsbeweglichen Schneckenwelle 4 hat die Schikanehülse 31 den gleichen Außendurchmesser wie die
Schneckenwelle und ist im Schneckenwellengehäuse 3 verdrehgesichert längsbeweglich gelagert. longitudinally movable worm shaft 4 to form the metering volume in the metering volume chamber 51, the baffle sleeve 31 also takes over the Rückström-blocking function. The operating principle of the fiber mixing and -zerteileinrichtung corresponds to that of Figure 3A and 3B. In the longitudinally movable worm shaft 4, the baffle sleeve 31 has the same outer diameter as the Worm shaft and is mounted longitudinally movable in the worm shaft housing 3 against rotation.
Die Figur 12A zeigt die Schikanehülse 31 in Förderposition. Dazu wird sie durch den höheren Förderdruck mit der FIG. 12A shows the baffle sleeve 31 in the conveying position. This is due to the higher delivery pressure with the
förderabseitigen Seite gegen die Schneckenspitze 28 gedrückt. Die Figur 12B zeigt die Schikanehülse 31 durch den Spritzdruck in die Rückström-Sperrposition geschoben, wo sie an ihrem förderaufseitigen Ende mit einer konischen Anschlagsfläche 67 versehen ist, die an einer konischen Anschlagsfläche 68 an einem Ring 69 auf der Schneckenwelle dicht anliegt. side away from the screw tip 28. Figure 12B shows the baffle sleeve 31 pushed by the injection pressure in the Rückström-blocking position, where it is provided at its upstream end with a conical abutment surface 67 which bears tightly against a conical abutment surface 68 on a ring 69 on the worm shaft.
In Figur 13A und 13B ist eine weitere Ausführungsform der Fasermisch- und -zerteilzone mit Rückströmsperre dargestellt. Die Figur 13A zeigt einen Längsschnitt und die Figur 13B eine Abwicklung entlang der Linie XIII- XIII als FIGS. 13A and 13B show a further embodiment of the fiber mixing and dividing zone with non-return valve. FIG. 13A shows a longitudinal section and FIG. 13B shows a development along the line XIII-XIII as
Funktionsdarstellung. Danach sind auf der Schneckenwelle 4 ein Einpassring 56 und Zerteilringe 57, 58 und an der Innenseite des Schneckengehäuses 3 Zerteilringe 59, 60 jeweils drehfest, jedoch längsverschiebbar angeordnet. Functional representation. Thereafter, a Einpassring 56 and Zerteilringe 57, 58 and on the inside of the screw housing 3 Zerteilringe 59, 60 each rotatably but longitudinally displaceably arranged on the worm shaft 4.
Der Einpassring 56 ist dabei in Längsrichtung im Abstand von dem förderaufseitigen Zerteilring 58 und dieser im Abstand von dem förderaufseitigen Zerteilring 57 angeordnet. Die beiden Zerteilringe 60, 59 an der Gehäuseinnenseite greifen in die Lücken zwischen dem Einpassring 56 und dem förderaufseitigen Zerteilring 58 bzw. zwischen die beiden Zerteilringe 57, 58 ein. Die Zerteilringe 57 bis 60 sind jeweils mit axial zur Schneckenwelle 4 verlaufenden Durchtrittskanälen 62 bis 65 für den imprägnierten Faserstrang versehen, sodass bei Drehung der Schneckenwelle 4 der imprägnierte Faserstrang durch die Kanten an den Öffnungen der Durchtrittskanäle 62 bis 65 an den The Einpassring 56 is arranged in the longitudinal direction at a distance from the delivery-side dividing ring 58 and this at a distance from the delivery-side dividing ring 57. The two dividing rings 60, 59 on the inner side of the housing engage in the gaps between the fitting ring 56 and the separating ring-side dividing ring 58 or between the two dividing rings 57, 58. The dividing rings 57 to 60 are each provided with axially extending to the screw shaft 4 passageways 62 to 65 for the impregnated fiber strand, so that upon rotation of the screw shaft 4 of the impregnated fiber strand through the edges at the openings of the passageways 62 to 65 to the
Stirnseiten der Zerteilringe 57, 59 und 58, 60 zerteilt wird. Die schneckenseitigen Zerteilringe 57 und 58 übernehmen vorteilhaft mit den Stegen 26b noch Förderfunktion. Auf dem
Einpassring 56 ist die Rückströmsperrhülse 66 verschiebbar gelagert, wobei in der Sperrstellung der Rückströmsperre die konischen Flächen 76 und 77 an der Rückströmsperrhülse 66 bzw. dem förderaufseitigen Zerteilring 60 dicht aneinander liegen. End faces of Zerteilringe 57, 59 and 58, 60 is divided. The snail-side cutting rings 57 and 58 advantageously take over with the webs 26b conveying function. On the Einpassring 56, the Rückströmsperrhülse 66 slidably mounted, wherein in the blocking position of the Rückströmsperre the conical surfaces 76 and 77 on the Rückströmsperrhülse 66 and the upstream-side Zerteilring 60 close together.
Nach Figur 13A und 13B sind also durch die Zerteilringe 59, 60 in radialer Richtung verlaufende Scherflächen gebildet, die zum Zerteilen des Faserstrangs mit radialen Scherflächen zusammenwirken, die durch die Zerteilringe 57, 58 gebildet werden . According to FIGS. 13A and 13B, shearing surfaces extending in the radial direction are thus formed by the dividing rings 59, 60, which interact with radial shear surfaces for dividing the fiber strand, which are formed by the dividing rings 57, 58.
Für den Einsatz bei einem kontinuierlich arbeitendem Extruder ist die Rückström-Sperrfunktion nicht erforderlich, womit dafür die Rückströmsperrhülse 66 entfallen kann. For use in a continuously operating extruder, the backflow blocking function is not required, which means that the Rückströmsperrhülse 66 can be omitted.
Gemäß Figur 14 sind die Faserspulen 118 auf drehbaren As shown in Figure 14, the fiber spools 118 are rotatable
Spulentellern 112 gelagert, damit der Faserstrang 108 Spulenellern 112 stored so that the fiber strand 108th
verdrehfrei der Schneckenwelle 4 zugeführt werden kann. Mit einem Spulenaufnahmefutter 115 können auch feststehende verdrehfrei the worm shaft 4 can be supplied. With a coil receiving chuck 115 can also fixed
Innenabzugsspulen für den drehbaren Außenabzug benutzt werden. Entgegen den feststehenden Innenabzugsspulen kann bei dem drehbaren Außenabzug das Spulenende der laufenden Spule mit dem Anfang der neuen Spule erst bei vollständigem Spulenablauf erfolgen. Dazu ist eine Faserstrang-Verbindeeinrichtung 110 vorgesehen, wo der vorgelegte Faserstrang der neuen Spule 109 mit dem Ende der ablaufenden Spule 108, welches durch den Fadenwächter 111 erkannt wird, mittels einer Spleiss- , Klebe- , Klemm- oder Knotenverbindung automatisch verbunden wird. Die Klemmverbindung kann aus Teilen erfolgen, welche aus dem Inner draw-off spools are used for the rotatable outer trigger. Contrary to the fixed inner draw-off coils, the coil end of the moving coil can be made with the beginning of the new coil only with complete coil sequence in the rotatable outer trigger. For this purpose, a fiber strand connecting device 110 is provided, where the presented fiber strand of the new coil 109 is automatically connected to the end of the expiring coil 108, which is detected by the thread monitor 111, by means of a splice, adhesive, clamp or node connection. The clamp connection can be made of parts, which from the
Matrixmaterial hergestellt sind. Matrix material are made.
Damit dieser Verbindevorgang mit ruhenden Strängen in der Faserstrang-Verbindeeinrichtung 110 erfolgen kann ist eine Tänzerumlenkung 101 mit dem Tänzerhub 119 zwischen der In order for this connection process to take place with dormant strands in the fiber strand connecting device 110, a dancer deflection 101 with the dancer lift 119 between the
Faserstrang-Verbindeeinrichtung 110 und der Schneckenwelle 4
vorgesehen. Die Tänzerumlenkung kann rollend, gebremst rollend oder feststehend ausgeführt sein. Der Tänzerhub 119 ist so bemessen, dass er auch die zyklische Beschleunigung der Fiber strand connecting device 110 and the worm shaft 4th intended. The dancer diversion can be carried out rolling, slowed rolling or fixed. The dancer stroke 119 is dimensioned so that it also the cyclic acceleration of
Faserspulen 118 regelt. Dies kann zusätzlich zu dem Gewicht der Tänzerumlenkung .101 noch mit einem nicht dargestellten Regelantrieb für den Tänzerhub 119 erfolgen, welcher nach einem Kraft-Algorithmus auf- und abfährt. Fiber coils 118 controls. In addition to the weight of the dancer deflection .101, this can also take place with a variable drive (not shown) for the dancer lift 119, which moves up and down in accordance with a force algorithm.
Beim zyklischen Stopp der Schneckenwelle 4 werden die When cyclically stopping the worm shaft 4, the
drehenden Faserspulen 118 durch die jeweilige Spulenteller- Bremse 114 gebremst. braked rotating fiber coils 118 by the respective Spulenteller- brake 114.
Für den Fall, dass die Faserspule 118 schneller dreht, als der Faserstrang 108 der Schneckenwelle 4 zugeführt wird, trifft die Tänzerumlenkung 101 in unterer Position auf die Reibfläche 105, wo der Faserstrang zwischen der Reibfläche 105 und der Tänzerumlenkung 101 geklemmt wird. Damit bleibt der In the event that the fiber bobbin 118 rotates faster than the fiber strand 108 is supplied to the worm shaft 4, the dancer roller 101 hits in the lower position on the friction surface 105, where the fiber strand between the friction surface 105 and the dancer roller 101 is clamped. This leaves the
Faserstrang 108 zwischen dieser Einklemmung und der Fiber strand 108 between this entrapment and the
Schneckenwelle 4 gespannt. Mit einer einstellbaren oder regelbaren Kraft, welche durch den Pfeil 107 dargestellt ist, kann die Spannkraft des Faserstranges 108 optimiert werden. Mit dem Messrad 100 wird die zugeführte Faserstranglänge zu der Schneckenwelle 4 gemessen. Die dargestellte Funktion ist für jeden Faserstrang vorhanden. Worm shaft 4 stretched. With an adjustable or controllable force, which is represented by the arrow 107, the clamping force of the fiber strand 108 can be optimized. With the measuring wheel 100, the supplied fiber strand length to the worm shaft 4 is measured. The function shown is available for each fiber strand.
Die zweite Spule für jeden zugeführten Faserstrang 108 mit der Faserstrang-Verbindeeinrichtung 110 stellt eine Option dar, damit eine ununterbrochene Produktion auch bei Spulenende möglich ist.
Bezugs zeichenliste The second coil for each fiber bundle 108 fed to the fiber strand connector 110 is an option to allow for uninterrupted production even at the coil end. Reference sign list
D Dosierhub D metering stroke
V variabler Dosierhub V variable metering stroke
S Sperrhub S blocking stroke
Z Zwischenspeicherhub Z buffer stroke
1 Maschinengestell 1 machine frame
2 Schließeinheit mit Formwerkzeug 2 clamping unit with molding tool
3 Schneckenwellengehäuse 3 worm shaft housing
3a Gehäuseschlitten 3a housing slide
.4 Schneckenwelle1 .4 Worm shaft 1
5 Antrieb 5 drive
5a Antriebsschlitten 5a drive carriage
6 Matrixmaterialaufbereitungszone 6 matrix material treatment zone
6a Einzugszone 6a feed zone
6b Kompressionszone 6b compression zone
6c Meteringzone 6c metering zone
7 Faserzufuhr- und -imprägnierzone 7 fiber supply and impregnation zone
8 Druckaufbauzone 8 pressure build-up zone
9 Fasermisch- und -zerteilzone 9 fiber mixing and dividing zone
9a Fasermisch- und -zerteilzone mit Rückströmsperre 9a fiber mixing and dividing zone with non-return valve
9b Fasermisch- und -zerteileinrichtung 9b fiber mixing and dividing device
9c Fasermisch- und -zerteileinrichtung mit Rückströmsperre 9c fiber mixing and dividing device with non-return valve
.9d Rückström-Sperrhülse .9d Backflow Locking Sleeve
10 Extrusionsdüse 10 extrusion nozzle
11 Spritzdüse
a Spritzkanal 11 spray nozzle a spray channel
faserverstärkte Masse fiber reinforced mass
Einfüllöffnung fill opening
Matrixmaterial matrix material
MatrixmaterialZugabeeinrichtung Zufuhröffnung Matrix material adding device feed opening
Faserstränge fiber strands
Faserstranggatter Fiber strand gate
Spulen Do the washing up
Oszilierbewegung Oszilierbewegung
Faserstrangantrieb Fiber strand drive
a Motor a motor
Antriebswalze drive roller
Gegendruckwalze Backing roll
Gestell Faserstrangantrieb Faserstrangabschnitt Frame fiber strand drive fiber strand section
Schneckensteg flighting
a Stegkantea web edge
b Steg b footbridge
Faserstrang-Vorzerteilkante Schneckenspitze Fiber strand pre-cutting edge of the screw tip
a Förderelement a conveyor element
Strang strand
Stelleinrichtung setting device
Schikanehülse chicane sleeve
Schikanekanal chicane channel
Eintrittsöffnung inlet opening
Austrittsöffnung outlet opening
Sperrscheibe
Pfeil für nicht dargestelltes separates Matrixmaterialaufbereitungsaggregat Matrixmaterialverteiler locking disc Arrow for separate matrix material processing unit (not shown) Matrix material distributor
Längskanal longitudinal channel
radiale Bohrungen mit Düsen Gangstiefe Meteringzone radial bores with nozzles gait depth metering zone
gravimetrische Dosierung gravimetric dosing
Abstauring Abstauring
Radialbohrung radial bore
Imprägnier-Startdosierung Impregnation starting dose
Matrixmaterialaufnahmekammer Matrix material receiving chamber
Kolben piston
Pfeil für Stelleinrichtung Kolben Arrow for actuating device Piston
Rückschlagventil check valve
Matrixmaterialsammler (kaskadisch) Dosiervolumenkammer oder Einspritzraum Matrix material collector (cascading) Dosing volume chamber or injection space
konische Anschlagfläche conical stop surface
Einpassring fitting ring
Zerteilring Zerteilring
Zerteilring Zerteilring
Zerteilring Zerteilring
Zerteilring Durchtrittskanal
Durchtrittskanal Parting ring Passage channel Passageway
Durchtrittskanal Passageway
Durchtrittskanal Passageway
Rückströmsperrhülse Rückströmsperrhülse
konische Anschlagfläche conical stop surface
konische Anschlagfläche conical stop surface
Ring ring
Nachdruckdosierung Reproduction dosage
Absperrorgan shutoff
Aufnähmekämmer Aufnähmekämmer
Kolben piston
a Doppelpfeil für Stelleinrichtung Kolbenb Kolbenende a Double arrow for adjusting device Kolbenb Piston end
Kolben piston
Formwerkzeug mold
Spritzeinheit injection unit
Spritzgießzylinder injection molding cylinder
a Spritzzylinderschlitten a injection cylinder slide
Absperrorgan shutoff
Einspritzraum Einspritzkolben Injection chamber injection piston
a Spritzkolbenschlitten a injection piston slide
konische Spitze conical tip
a konische Doppelspitzea conical double point
b Steg b footbridge
trichterförmige Ausnehmung funnel-shaped recess
Kanal channel
Kolben piston
Absperrorgan
87 trichterförmige Ausnehmung shutoff 87 funnel-shaped recess
88 Zwischenraumspeicher 88 space memory
89 Verbindungsabschnitt 89 connecting section
90 trichterförmige Ausnehmung 90 funnel-shaped recess
91 Stelleinrichtung für den Andockhub der 91 Setting device for the docking of the
Spritzgießeinrichtung an das Formwerkzeug Injection device to the mold
92 Stelleinrichtung für den Dosierhub bzw. den Einspritzhub 92 adjusting device for the metering stroke or the injection stroke
93 Stelleinrichtung für den Sperrhub an der 93 adjusting device for the blocking stroke at the
Fasermisch- und -zerteileinrichtung Fiber mixing and dividing device
94 Stelleinrichtung für den Zwischenspeicherhub 94 Adjustment device for the intermediate storage stroke
95 Stelleinrichtung für den Einspritzhub 95 Actuator for the injection stroke
100 Messrad 100 measuring wheel
101 Tänzerumlenkung 101 Dancer diversion
102 Linearführung 102 linear guide
103 Führungsschlitten für Tänzerumlenkung 103 Guide carriage for dancer diversion
104 Pfeil für untere Endlage der Tänzerumlenkung 104 Arrow for lower end position of dancer deflection
105 Reibfläche 105 friction surface
106 Führungsschlitten für untere Reibfläche 106 Guide carriage for lower friction surface
107 Pfeil für Einstellung der unteren Reibfläche 107 Arrow for setting the lower friction surface
108 laufender Faserstrang der abgebenden Spule 108 running fiber strand of the donor coil
109 vorgelegter Faserstrang der neuen Spule 109 submitted fiber strand of the new coil
110 Faserstrang-Verbindungseinrichtung 110 fiber strand connection device
111 Fadenwächter 111 thread monitor
112 Spulenteller 112 reel plate
113 Lagerung-Spulenteller
114 Bremse-Spulenteller113 storage reel plate 114 brake reel plate
115 Spulen-Aufnahmefutter115 Coil chuck
116 Umhausung-Spulenteller116 enclosure coil dish
117 Maschinengestell 117 machine frame
118 Faserstrangspule 118 fiber strand coil
119 Doppelpfeil für Tänzerhub
119 double arrow for dancer stroke
Claims
Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Masse mit einer Einwellenmaschine mit einer Schneckenwelle (4) in einem Schneckenwellengehäuse (3) und einer Anspruch [en] A process for producing a fiber reinforced mass comprising a single shaft machine with a worm shaft (4) in a worm shaft housing (3) and a
Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7), der mindestens ein Faserstrang (17) zusammen mit aufbereitetem Faserstrangzufuhr- and -impregnation (7), the at least one fiber strand (17) together with recycled
Matrixmaterial zur Faserstrangimprägnierung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Matrix material for fiber strand impregnation is supplied, characterized in that the at least one
Faserstrang (17) der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7) mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, welche kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Fiber strand (17) of the Faserstrangzufuhr- and -impregnation (7) is supplied at a speed which is less than the peripheral speed of
Schneckenwellenaussendurchmessers in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7) ist. Auger outer diameter in the fiber strand feed and impregnation zone (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstrangzufuhrgeschwindigkeit 1 bis 70 % kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Schneckenwellenaußendurchmessers ist . 2. The method according to claim 1, characterized in that the fiber strand feed rate is 1 to 70% smaller than the peripheral speed of the external screw shaft diameter.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstrangzufuhrgeschwindigkeit bei Beginn der Rotation der umlaufenden Schneckenwelle bis zu 100 % kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber strand feed speed at the beginning of the rotation of the rotating worm shaft up to 100% less than the peripheral speed of
Schneckenwellenaußendurchmessers ist . Worm shaft outside diameter is.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang (17) antreibend haltend oder bremsend haltend zugeführt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber strand (17) drivingly holding or braking holding is supplied.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang (17) Zugkraft-geregelt zugeführt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fiber strand (17) is supplied tensile-regulated.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrangzufuhr- und 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Faserstrangzufuhr- and
-imprägnierzone (7) mehrere Faserstränge (17) zugeführt
werden, wobei das aufbereitete Matrixmaterial den Impregnation (7) a plurality of fiber strands (17) supplied be with the processed matrix material the
Fasersträngen anteilig zugeführt wird. Fiber strands is supplied proportionally.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung des Soll-Fasergehalts in der faserverstärkten Masse für die Drehzahl der Method according to one of the preceding claims, characterized in that for optimizing the desired fiber content in the fiber-reinforced mass for the rotational speed of
Schneckenwelle (4), die Faserstrangzufuhrgeschwindigkeit und die Dosierung des Matrixmaterials (14) ein Worm shaft (4), the fiber strand feed rate and the dosage of the matrix material (14)
Regelalgorithmus verwendet wird. Control algorithm is used.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierlich oder zyklisch arbeitende Einschneckenmaschine zum Austrag eines Strangs (29) der faserverstärkten Masse verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a continuous or cyclical single-screw machine is used for discharging a strand (29) of the fiber-reinforced mass.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zyklisch oder kontinuierlich arbeitende Einschneckenmaschine als Spritzgießeinheit in einer Spritzgießmaschine verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cyclically or continuously operating single-screw machine is used as injection molding unit in an injection molding machine.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Start der zyklisch arbeitenden Einwellenmaschine eine Startdosierung zur Imprägnierung des Faserstrangs durchgeführt wird. A method according to claim 8 or 9, characterized in that when starting the cyclically operating single-shaft machine, a starting dosage for impregnating the fiber strand is performed.
Verfahren insbesondere nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspritzen der Method according to claim 9 or 10, characterized in that after injection of the
faserverstärkten oder nicht faserverstärkten Masse durch die Spritzdüse (11) in ein Formwerkzeug eine von der fiber reinforced or non-fiber reinforced mass through the spray nozzle (11) in a mold one of the
Stelleinrichtung für den Einspritzhub unabhängige Actuation device for the injection stroke independent
Nachdruckdosierung der Sprit zgieß-Masse durchgeführt wird. Nachdruckdosierung the injection-mass is carried out.
Einschneckenmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Schneckenwelle (4) in einem Schneckenwellengehäuse (3) und einer Single-screw machine for carrying out the method according to one of the preceding claims with a worm shaft (4) in a worm shaft housing (3) and a
Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7), in der Faserstrangzufuhr- and impregnation zone (7), in the
mindestens ein Faserstrang (17) in den Spalt zwischen dem
Außendurchmesser der umlaufenden Schneckenwelle (4) und dem Schneckenwellengehäuse (3) einzogen wird, wobei zur at least one fiber strand (17) in the gap between the Outside diameter of the rotating worm shaft (4) and the worm shaft housing (3) is fed, wherein the
Imprägnierung des Faserstrangs aufbereitetes Matrixmaterial zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impregnation of the fiber strand recycled matrix material is supplied, characterized in that a
Einrichtung zur Zufuhr des wenigstens einen Faserstrangs (17) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass der Faserstrang (17) dem Spalt zwischen dem Außendurchmesser der Schneckenwelle (4) und dem Schneckenwellengehäuse (3) in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7) mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, welche kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Schneckenwellenaußendurchmessers in der Faserstrangzufuhr- und A device is provided for feeding the at least one fiber strand (17), which is designed such that the fiber strand (17) matches the gap between the outside diameter of the screw shaft (4) and the screw shaft housing (3) in the fiber strand supply and impregnation zone (7). is fed at a speed which is less than the peripheral speed of the external screw shaft diameter in the fiber strand supply and
-imprägnierzone (7) ist. impregnation zone (7).
13. Einschneckenmaschine nach Anspruch 12, dadurch 13. Single-screw machine according to claim 12, characterized
gekennzeichnet, dass das Schneckenwellengehäuse (3) in der Faserstrangzufuhr- und -imprägnierzone (7) am Umfang mindestens eine Zuführöffnung (16) für den wenigstens einen Faserstrang (17) aufweist. characterized in that the worm shaft housing (3) in the Faserstrangzufuhr- and -impregnation (7) on the circumference at least one feed opening (16) for the at least one fiber strand (17).
14. Einschneckenmaschine nach dem Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Matrixmaterialverteiler (37) in der Faserstrangzuführ- und -imprägnierzone (7) vorgesehen ist. 14. Single-screw machine according to claim 12 or 13, characterized in that at least one matrix material distributor (37) in the Faserstrangzuführ- and -impregnation zone (7) is provided.
15. Einschneckenmaschine nach Anspruch 14, dadurch 15. Single-screw machine according to claim 14, characterized
gekennzeichnet, dass der Matrixmaterialverteiler (37) durch eine sich in Längsrichtung der Schneckenwelle (4) characterized in that the matrix material distributor (37) extends through a longitudinal direction of the worm shaft (4).
erstreckende Schlitzdüse oder eine Düsenreihe (38) gebildet wird. extending slot nozzle or a nozzle row (38) is formed.
16. Einschneckenmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch 16. Single-screw machine according to claim 14 or 15, characterized
gekennzeichnet, dass der Matrixmaterialverteiler (37) an ein separates Matrixmaterialaufbereitungsaggregat oder eine Dosiereinheit angeschlossen ist.
17. Einschneckenmaschine nach Anspruch 12, dadurch in that the matrix material distributor (37) is connected to a separate matrix material processing unit or a dosing unit. 17. Single-screw machine according to claim 12, characterized
gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (4) förderaufseitig der Faserstrangzufuhr und -imprägnierzone (7) eine characterized in that the worm shaft (4) upstream of the fiber strand supply and -impregnation (7) a
Matrixaufbereitungszone (6) aufweist und an dem Matrix processing zone (6) and on the
förderabseitigen Ende der Matrixaufbereitungszone (6) einen Abstauring (43) vorgesehen ist. the delivery end of the matrix processing zone (6) is provided a Abstauring (43).
18. Einschneckenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschneckenmaschine als zyklisch oder kontinuierlich arbeitender Extruder eine Spritzgießeinheit bildet. 18. Single-screw machine according to one of claims 12 to 17, characterized in that the single-screw machine forms an injection molding unit as a cyclically or continuously operating extruder.
19. Einschneckenmaschine nach Anspruch 18, dadurch 19. Single-screw machine according to claim 18, characterized
gekennzeichnet, dass die Spritzgießeinheit eine axial längsverschiebbare Schneckenwelle (4) aufweist, der in that the injection molding unit has an axially longitudinally displaceable worm shaft (4), which
Matrixmaterialverteiler (37) mit dem Längskanal (38) mit einer Radialbohrung (44) oder mehreren in Längsrichtung der Schneckenwelle (4) versetzten Radialbohrungen (44) für das aufbereitete Matrixmaterial an einer Meteringzone (6c) in der Matrixmaterialaufbereitungszone (6) der Schneckenwelle (4) angeschlossen ist, wobei jede Radialbohrung (44) mit einem Absperrorgan versehen ist. Matrix material distributor (37) with the longitudinal channel (38) having a radial bore (44) or a plurality of radial bores (44) for the processed matrix material offset in the longitudinal direction of the worm shaft (4) at a metering zone (6c) in the matrix material treatment zone (6) of the worm shaft (4) ), wherein each radial bore (44) is provided with a shut-off device.
20. Einschneckenmaschine nach Anspruch 19, dadurch 20. Single-screw machine according to claim 19, characterized
gekennzeichnet, dass die Absperrorgane als characterized in that the shut-off elements as
Rückschlagventile (48) ausgebildet sind. Check valves (48) are formed.
21. Einschneckenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den 21. Single-screw machine according to one of claims 12 to 20, characterized in that a to the
Matrixmaterialverteiler (37) angeschlossene Imprägnier- Startdosiereinrichtung (45) mit einer Matrix material distributor (37) connected impregnated starting metering device (45) with a
Matrixmaterialaufnahmekammer (46) vorgesehen ist, welche sich beim zyklischen Start der Schneckenwelle (3) entleert. Matrix material receiving chamber (46) is provided which empties when cyclically starting the worm shaft (3).
22. Einschneckenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass f rderabseitig von der 22. Single-screw machine according to one of claims 12 to 21, characterized in that f derderabseitig of the
Faserzufuhr- und Imprägnierzone (7) eine Fasermisch- und -
zerteilzone (9) oder Fasermisch- und -zerteilzone mit Faserzufuhr- and impregnation (7) a fiber blending and - zerteilzone (9) or fiber mixing and -Zerteilzone with
Rückströmsperre (9a) vorgesehen ist. Non-return valve (9a) is provided.
23. Einschneckenmaschine nach Anspruch 22, dadurch 23. Single-screw machine according to claim 22, characterized
gekennzeichnet, dass in der Fasermisch- und characterized in that in the fiber blending and
-zerteilzone (9) oder der Fasermisch- und -zerteilzone mit Rückstromsperre (9a) an der Innenseite des -Zerteilzone (9) or the fiber mixing and -Zerteilzone with backflow preventer (9 a) on the inside of the
Schneckenwellengehäuses (3) längsbeweglich und/oder Worm shaft housing (3) longitudinally movable and / or
drehfest angeordnete, in Umfangsrichtung oder radialer Richtung verlaufende Scherflächen vorgesehen sind, die zum Zerteilen des Faserstrangs (17) mit an dem Umfang der rotatably arranged, extending in the circumferential direction or radial shear surfaces are provided, which for dividing the fiber strand (17) with at the periphery of
Schneckenwelle (4) oder radial verlaufenden, an der Worm shaft (4) or radially extending, at the
Schneckenwelle (4) drehfest angeordneten Scherflächen zusammenwirken . Worm shaft (4) non-rotatably arranged shear surfaces cooperate.
24. Einschneckenmaschine nach Anspruch 23, dadurch 24. Single-screw machine according to claim 23, characterized
gekennzeichnet, dass die an dem Umfang der Schneckenwelle (4) drehfest angeordneten Scherflächen durch den characterized in that the at the periphery of the worm shaft (4) non-rotatably arranged shear surfaces through the
Schneckensteg (26) oder Stegelemente (26b) gebildet werden. Worm web (26) or web elements (26b) are formed.
25. Einschneckenmaschine nach Anspruch 23 oder 24, dadurch 25. Single-screw machine according to claim 23 or 24, characterized
gekennzeichnet, dass in der Fasermisch- und -zerteilzone (9) an der Schneckenwellengehäuseinnenseite eine in that in the fiber mixing and -zerteilzone (9) on the Schneckenwellengehäuseinnenseite a
Schikanehülse (31) zur Bildung einer Scherfläche in Barking sleeve (31) for forming a shear surface in
Umfangsrichtung an dem Schneckenwellengehäuse (3) drehfest angeordnet ist, welche einen dem Schneckenaußendurchmesser entsprechenden Innendurchmesser aufweist und mit wenigstens einer Schikanestufe mit einem Schikanekanal (32) mit einer Eintrittsöffnung (33) zum Eintritt des in der Faserzufuhr- und -imprägnierzone (7) imprägnierten Faserstrangs von der Innenseite der Schikanehülse (31) in den Schikanekanal (32) und mit einer förderabseitig von der Eintrittsöffnung (33) angeordneten Austrittsöffnung (34) zum Wiederaustritt des imprägnierten Faserstrangs (17) aus dem Schikanekanal (32) versehen ist, wobei die Schneckenwelle (4) zwischen der Eintrittsöffnung (33) und der Austrittsöffnung (34) des
Schikanekanals (32) mit einer Sperrscheibe (35) versehen ist . Circumferentially arranged circumferentially on the screw shaft housing (3), which has an inner diameter corresponding to the screw outer diameter and at least one baffle stage with a baffle channel (32) having an inlet opening (33) for entry of in the Faserzufuhr- and -imprägnierzone (7) impregnated fiber strand from the inside of the baffle sleeve (31) into the baffle channel (32) and with an outlet opening (34) arranged downstream of the inlet opening (33) for re-emergence of the impregnated fiber strand (17) from the baffle channel (32), the worm shaft ( 4) between the inlet opening (33) and the outlet opening (34) of the Baffle channel (32) with a locking disc (35) is provided.
26. Einschneckenmaschine nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschneckenmaschine als Spritzgießeinheit mit einer längsverschiebbaren 26. Single-screw machine according to one of claims 18 to 25, characterized in that the single-screw machine as injection molding unit with a longitudinally displaceable
Schneckenwelle (4) versehen ist, um bei Verschiebung in Richtung der Einfüllöffnung (13) der Spritzgießeinheit einen Einspritzdosiervolumenspeicher zu bilden, der Worm shaft (4) is provided to form when displaced in the direction of the filling opening (13) of the injection molding a Einspritzdosiervolumenspeicher, the
förderaufseitig mit einer Rückstromsperre versehen ist, wobei die Schikanehülse (31) welche drehfest und is provided upstream with a return flow lock, the baffle sleeve (31) which rotatably and
längsbeweglich im Schneckenwellengehäuse (3) gelagert ist durch Verschieben aus dem schneckenseitigen Teil die is mounted longitudinally movable in the worm shaft housing (3) by moving from the screw side part of the
Rückströmsperre bildet Rückströmsperre forms
27. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung wenigstens einer radial verlaufenden 27. The device according to claim 23, characterized in that at least one radially extending to form
Scherfläche in der Fasermisch- und Zerteilzone (9) Shearing surface in the fiber mixing and cutting zone (9)
Zerteilringe (57, 58) drehfest auf der Schneckenwelle (4) und Zerteilringe (59, 60) an der Innenseite des Zerteilringe (57, 58) rotatably on the worm shaft (4) and Zerteilringe (59, 60) on the inside of the
Schneckenwellengehäuses (3) drehfest und längsbeweglich angeordnet sind, deren Stirnfläche aneinander angeordnet sind und die mit axial zur Schneckenwelle (4) verlaufenden Durchtrittskanälen (62 bis 65) versehen sind, um bei Worm shaft housing (3) rotatably and longitudinally movably arranged, whose end face are arranged together and which are provided with axially to the screw shaft (4) extending passageways (62 to 65) to at
Drehung der Schneckenwelle (4) den Faserstrang (17) mit den Kanten an den Durchtrittskanälen (62 bis 65) zu zerteilen. Rotation of the worm shaft (4) to divide the fiber strand (17) with the edges at the passageways (62 to 65).
28. Einschneckenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass förderaufseitig der 28. Single-screw machine according to one of claims 12 to 27, characterized in that the conveyor side of the
Fasermisch- und Zerteilzone (9) eine Druckaufbauzone (8) mit einer Vorzerteilkante (27) am Schneckenwellengehäuse (3) zur Faservorzerteilung vorgesehen ist. Fiber mixing and dividing zone (9) a pressure build-up zone (8) is provided with a Vorzerteilkante (27) on the screw shaft housing (3) for fiber pre-division.
Einschneckenmaschine nach Anspruch 18, dadurch Single-screw machine according to claim 18, characterized
gekennzeichnet, dass der zyklisch arbeitende Extruder Einspritzkammer (51) aufweist, die durch einen der
Schneckenwellenspit ze (28) gegenüberliegenden, im Schneckenwellengehäuse (3) axial verschiebbaren Kolben (74) mit Spritzkanal (IIa) gebildet wird, der mit der Spritzdüse (11) versehen ist. characterized in that the cyclically operating extruder injection chamber (51), by one of the Schneckenwellenspit ze (28) opposite, in the worm shaft housing (3) axially displaceable piston (74) with injection channel (IIa) is formed, which is provided with the spray nozzle (11).
30. Einschneckenmaschine nach Anspruch 29, dadurch 30. Single-screw machine according to claim 29, characterized
gekennzeichnet, dass die Rückstromsperre an der Fasermisch- und -zerteileinrichtung (9b) durch einen aktiven Sperrhub (S) der Schneckenwelle (4) ausgeführt wird, indem die characterized in that the non-return valve on the fiber mixing and -zerteileinrichtung (9b) by an active locking stroke (S) of the worm shaft (4) is carried out by the
Sperrscheibe (35), welche für die Förderung durch die Locking disc (35), which for the promotion by the
Schikanehülse (31) an dem schneckenseitigen Teil der Barking sleeve (31) on the snail side of the
Fasermisch- und -zerteileinrichtung (9b) zwischen der Fiber mixing and dividing device (9b) between the
Eintrittsöffnung (33) und der Austrittsöffnung (34) des Schikanekanals (32) steht, die Austrittsöffnung (34) und/oder die Eintrittsöffnung (33) des Schikanekanals (32) sperrt . Inlet opening (33) and the outlet opening (34) of the baffle channel (32) is, the outlet opening (34) and / or the inlet opening (33) of the baffle channel (32) blocks.
31. Einschneckenmaschine nach Anspruch 18, dadurch 31. Single-screw machine according to claim 18, characterized
gekennzeichnet, dass der kontinuierlich arbeitende Extruder einen axial beweglichen Verbindungsabschnitt (89) mit einem durch ein Absperrorgan (86) verschließbaren Kanal (84) aufweist, der an dem förderabseitigen Ende einen in that the continuously operating extruder has an axially movable connecting section (89) with a passage (84) which can be closed by a shut-off device (86) and which has a passage (84) at the delivery-side end
Einspritzkolben (81) und am förderaufseitigen Ende einen weiteren Kolben (85) aufweist, wobei der Einspritzkolben (81) mit dem Spritzgießzylinder (77) einen Injection piston (81) and at the delivery end has a further piston (85), wherein the injection piston (81) with the injection cylinder (77) a
Spritzgießspeicher (79) bildet, welcher mit einem Injection molding (79) forms, which with a
Spritzkanal (IIa) und der Spritzdüse (11) versehen ist, und der weitere Kolben (85) in dem Scheckenwellengehäuse (3) zur Bildung eines Zwischenraumspeichers (88) verschiebbar geführt ist.
Spray passage (IIa) and the spray nozzle (11) is provided, and the further piston (85) is slidably guided in the Scheckenwellengehäuse (3) to form a gap memory (88).
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