KR102401052B1

KR102401052B1 - 섬유 보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계

Info

Publication number: KR102401052B1
Application number: KR1020197012205A
Authority: KR
Inventors: 막시밀리안 샤다우세르
Original assignee: 크라우스마파이 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2022-05-20
Also published as: DE102016119172A1; WO2018068913A1; DE102016119172B4; CN109890590A; EP3523109B1; JP6914325B2; KR20190069453A; CN109890590B; US11123906B2; JP2019534175A; US20190232536A1; EP3523109A1; PL3523109T3

Abstract

본 발명은, 폐쇄 유닛(2) 및 사출 유닛(3)을 가지는 섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계(1)를 설명하며, 여기서 사출 유닛(3)은 실린더(4) 및 회전될 수 있고 그리고 실린더(4)에 길이 방향으로 변위될 수 있는 스크류(5)를 가지며, 상기 스크류는 역류 정지부(11)를 갖는다. 실린더(4)에서, 충전 개구들(8, 9)은 용융될 플라스틱 재료 및 섬유 재료를 공급하기 위해 제공된다. 섬유 파손을 감소시키고 양호한 혼합을 보장하기 위해, 본 발명에 따라, 혼합 부품(12)은 역류 정지부(11)의 하류에 그리고/또는 상류에 제공되며, 상기 혼합 부품은 스크류(5)와 함께 동시결합 회전을 위한 회전 고정된 방식으로 스크류(5)에 연결되고, 그 위에 배열되는 액적-형상 혼합 요소들(14)을 갖는 원통형 본체(13)를 갖는다.

Description

섬유 보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계

본 발명은 제1 항의 전제부에 따른 사출 성형 기계(injection molding machine)에 관한 것이다.

섬유 보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 일반적인 사출 성형 기계들은 종래 기술로부터 공지되어 있다(DE4236662C2, DE102009056653A1). 이러한 공지된 사출 성형 기계들에서, 섬유들로 로딩된 용융물은 섬유 공급 개구로부터 하류에 있는 혼합 부품으로서 구성되는 역류 정지부(backflow stop)를 통해 이송된다. 역류 정지부의 웜 샤프트(worm shaft) 및 잠금 링 둘 모두에는 서로 상호작용하는 수개의 혼합 요소들이 제공된다. 용융물을 투입할 때, 섬유-로딩된 용융물은 상호작용 혼합 요소들을 통해 유동한다. 웜 샤프트 상의 혼합 부품 및 이러한 혼합 부품을 둘러싸는 혼합 링(이는 동시에 잠금 링의 역할을 함)이 서로 오프셋된 주변 열들 및 축 방향 열들로 배열되고 그리고 환형 갭에 의해 서로 분리되는 개방 혼합 챔버들을 가지며, 혼합 챔버들의 갭-측 개구 에지들은 특정 굽힘 반경으로 볼록하게 라운딩되는(rounded) 것이 DE4236662C2로부터 공지어 있다. 섬유 혼합 및 분쇄 디바이스를 제공하는 것이 DE102009056653A1로부터 공지되어 있으며, 여기서 슬리브(상기 문헌에서, 배플 플레이트 슬리브(baffle plate sleeve)로 지칭됨)는 또한 잠금 기능을 취하고 따라서 잠금 링의 역할을 한다. 배플 플레이트 슬리브에는 배플 플레이트 채널들이 제공되며, 여기서 각각의 배플 플레이트 채널은 입구 개구 및 출구 개구를 갖는다. 잠금 디스크들은 배플 플레이트 슬리브의 영역의 웜 샤프트 상에 배열되고, 배플 플레이트 채널들과 상호작용한다. 역류 정지부의 개방 상태에서, 즉, 섬유-로딩된 용융물을 투입할 때, 잠금 디스크들은 입구 개구와 출구 개구 사이에 위치된다. 이는, 섬유-로딩된 용융물이 배플 플레이트 채널들을 통해 유동하고, 그 후 회전 작동 샤프트(rotating work shaft)의 스크류 날개들(screw flights)에 의해 분쇄되며, 이 때 혼합 효과가 달성되는 것을 의미한다.

이러한 종래 기술에 대한 단점은, 섬유들이 분쇄되고 혼합 공정에서 상당한 범위로 단축된다는 점이다. 다른 한편으로, 목적은 종종 플라스틱 몰딩에 존재하는 섬유의 가능한 가장 긴 피스들을 가지는 것이며, 이는 플라스틱 몰딩의 기계적인 특성들에 대한 긍정적인 효과를 갖는다.

고충전된 용융물들(highly filled melts)의 사용은 공지된 혼합 요소들에 대해 증가된 마모를 초래한다. 그 결과로서, 금속성 먼지가 플라스틱 몰딩으로 들어가고, 플라스틱 몰딩에 취약 지점들을 도입할 수 있다. 동시에, 혼합 기하학적 형상은 마모로 인해 정기적으로 교체되거나 재작업되어야 한다.

상기에서 계속하여, 본 발명의 목적은 섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계를 나타내는 것이며, 여기서, 전에 언급된 종래 기술과 비교하여 섬유 길이에서의 더 적은 감소가 발생하며, 그리고 여기서, 다른 한편으로, 고충전된 용융물을 처리하면서, 더 적은 마모가 예상된다.

본 목적은 제1 항의 특징부들을 갖는 일반적인 사출 성형 기계에서 달성된다. 유리한 실시예들 및 추가의 개선예들이 종속항들에서 나타난다.

회전 고정된 방식으로 스크류와 연결되고 스크류와 함께 회전하는 혼합 부품이 역류 정지부로부터 하류에 그리고/또는 역류 정지부로부터 상류에 제공되며, 여기서 혼합 부품은, 외경이 실린더의 내경보다 더 작은 원통형 본체(base body)를 가지며, 여기서 환형 갭은 본체와 내부 실린더 벽 사이에 형성되며, 여기서 본체의 둘레 위에 분포되는 수개의 액적부들 또는 액적-형상 혼합 요소들은 내부 실린더 벽을 향하는 본체의 표면 상에 배열되며, 그리고 여기서 본체 위의 액적부들을 위해 선택된 높이는 본체와 내부 실린더 벽 사이의 환형 갭의 폭보다 더 작기 때문에, 섬유들은 부드럽게 이송될 수 있고, 용융물과 혼합될 수 있다. 용융물은 스트림라이닝된(streamlined) 액적 형상에 의해 분할되고 재조합된다. 이러한 형상의 낮은 저항 계수로 인해, 중합체 용융물 상에 작용하는 힘은 다른 혼합 부품 기하학적 형상들과 비교하여 최대 95%까지 감소된다. 그 결과, 혼합 부품의 섬유 길이의 감소가 상당히 줄어들며, 그리고 고충전된 용융물들을 처리하면서, 더 적은 마모가 일어난다.

한편으로, 특히, 용융물-운반(carrying) 표면들을 갖는 섬유들 사이의 상호 작용에 의해 유발되는 소위 섬유 파손에서 상당한 감소가 일어난다. 다른 한편으로, 소위 2차 섬유 파손─이는, 액적부가 유동 난류들(flow turbulences) 동안 섬유들의 임계 굽힘 반경(critical bending radius) 미만인 경우, 초래되는 파손을 수반함─에서 상당한 감소가 발생한다. 그 결과로서, 따라서, 용융물에서 더 큰 섬유 길이들이 존재하며, 이는 섬유-보강 플라스틱 몰딩에서 기계적인 특성들에 대한 긍정적인 효과를 갖는다.

다른 장점은, 혼합 요소들의 액적-형상 설계가 기계적인 응력에 대한 이들의 노출을 줄이며, 따라서 혼합 부품에 대한 더 적은 마모를 초래한다.

액적부들은 바람직하게는, 액적부의 각각 둥근 단부가 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 전방에 놓이는 방식으로 본체 상에 정렬되고 배열될 수 있다. 액적부의 평면도는 길이 방향 축을 나타내거나 길이 방향 축이 인식되거나 규정되는 것을 허용하며, 이는 액적부의 뾰족한 단부로부터 액적부의 본질적으로 대향하는 둥근 단부로 또는 그 반대로 이어진다. 이러한 길이 방향 축은 여기서 또한 길이 방향 액적부 축으로서 지칭된다. 액적부들은, 액적부의 길이 방향 액적부 축이 45° 내지 90°의 치수를 갖는 스크류의 길이 방향 축과의 각도를 형성하도록 본체 상에 배열될 수 있다. 액적부의 각각의 길이 방향 축은 바람직하게는 스크류의 길이 방향 축과 60° 내지 85°, 특히 70° 내지 73°의 각도를 형성할 수 있다.

수개의 액적들이 혼합 부품의 길이 방향으로 본체 상에 잇따라(one after the other) 배열되어서, 이러한 액적부들이 액적부들의 열을 형성하는 것이 추가적으로 제공될 수 있다. 수개의 이러한 액적부들의 열들은 바람직하게는, 본체의 둘레 위에서 볼 때 서로 옆에 배열될 수 있다. 액적부들이 혼합 부품의 길이 방향으로 볼 때 인접한 열들에서 서로에 대해 오프셋되게 배열되는 것이 여기서 또한 제공될 수 있다. 열들은 또한 스크류의 길이 방향 축에 대해 경사지게 놓이거나 경사지게 배열될 수 있다. 이는, 액적부들의 하나의 열의 길이 방향 축이 스크류의 길이 방향 축과 각도를 형성하는 것을 의미한다.

수개의 액적부들이 서로에 대해 서로 다른 방향(varying orientation) 또는 정렬을 가지거나, 서로에 대해 이들의 길이 방향 액적부 축의 서로 다른 위치로 본체 상에 배열되는 것이 마찬가지로 제공될 수 있다. 상이한 변경예들이 여기서 고려가능하다. 섬유-로딩된 용융물에 대한 효과들은 배향 또는 정렬에 따라 상이하다.

용융물의 맥동류(pulsating flow)를 생성할 수 있기 위해, 액적부 형상의 선택된 배향은 바람직하게는 교번식으로 길이 방향 스크류 축에 대해 90°보다 더 크거나 더 작은 각도일 수 있다. 이는, 각각의 길이 방향 축이 교번식으로 길이 방향 스크류 축에 대해 90°보다 더 크거나 더 작은 각도로 놓이는 것을 의미한다.

대향 정렬되는 액적부들이 본체 상에 배열되는 것이 추가로 제공될 수 있다. 이는, 한편으로, 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 둥근 단부가 전방에 놓이는 액적부들이 존재하며, 그리고 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 뾰족한 단부가 전방에 놓이는 액적부들이 존재하는 것을 의미한다. 그 결과로서, 잠재적으로 거의 끝없는 상태(endless), 즉 거의 단축되지 않은 상태(un-shortened)로 남아 있는 섬유 다발들(bundles)은, 반대로 배향된 액적부들에 의해, 잔여 액적부들이 이들의 균질화 효과를 가할 수 있는 길이만큼 단축된다. 섬유 다발들이 혼합 부품을 통해 플라스틱 몰딩 내로 단축되지 않은 상태로 이송되었다면, 섬유 집중부(fiber concentration)의 취약 지점들 및 국부적인 요동들이 플라스틱 몰딩에서 발생할 수 있다. 반대편으로 정렬된 액적부들 대신에, 섬유 다발들이 단축되는 것을 허용하는 혼합 요소들의 형태들이 제공될 수 있다. 이들은 바람직하게는 다이아몬드-형상 혼합 요소들일 수 있으며, 여기서 다이아몬드-형상 혼합 요소의 길이 방향 축은, 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 전방 및 후방 팁(tip)이 존재하는 방식으로 정렬된다.

처음에 언급된 종래 기술과는 대조적으로 섬유-로딩된 용융물이 역류 정지부에서의 섬유들의 혼합 및 분쇄를 겪는 것을 방지하기 위해, 웜 샤프트()는 바람직하게는 역류 정지부의 영역에서 매끄러운 표면을 가질 수 있다.

역류 정지부는 특히 바람직하게는 환형 역류 정지부로서 설계될 수 있고, 그의 내부 측 상에 매끄러운 표면을 가지는, 본질적으로 슬리브-형상 잠금 링을 가질 수 있다.

필요하다면, 그러나, 역류 정지부는 또한 매끄러운 표면들 대신에 전단 에지들(shearing edges)을 가질 수 있으며, 여기서 샤프트 및/또는 잠금 링은 적합한 전단 에지들로 구성될 수 있다. 기술적인 관점으로부터, 근본적인 개념은 긴 섬유들뿐만 아니라, 끝없는 섬유들(endless fibers)이 혼합될 수 없다는 것이다. 특정 조건들 하에서, 따라서, 역류 정지부에서 사전-분쇄되는 끝없는 섬유들(pre-comminuting endless fibers)은 유리할 수 있어서, 후속하는 본 발명의 혼합된 부품은 최적 효과를 가질 수 있다.

양호한 혼합 효과를 달성할 수 있기 위해, 본체의 상부 측 상의 액적부들의 높이는 바람직하게는 액적부들의 상부 측이 내부 실린더 벽으로부터 단지 약간 이격되는 방식으로 선택될 수 있다. 이러한 거리는 내부 실린더 직경의 0.1% 내지 1%의 범위 내에, 바람직하게는 내부 실린더 직경의 0.2% 내지 0.5%의 범위 내에 놓일 수 있다. 그러나, 본체 위의 액적부들의 높이는 또한 본체와 내부 실린더 벽 사이의 환형 갭에 따라 설정될 수 있다. 상이하게 표현한다면, 이는, 액적부들이 본체로부터 본체로부터, 멀어지는 반경 방향으로 진행하도록 연장하며, 그리고 그렇다면, 특정 백분율만큼 환형 갭 내로 대응하여 돌출하는 것을 의미한다. 액적부들의 높이는 본체와 내부 실린더 벽 사이의 환형 갭의 폭의 80% 내지 99%의 치수를 가질 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예들 및 도 1 내지 도 8을 참조하는 도면을 기초하여 아래에서 더 상세히 이제 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 사출 성형 기계이다.
도 2a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제1 실시예의 측면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제2 실시예의 사시도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제2 실시예의 측면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제3 실시예(바람직한 각도에 따라 배향됨)의 사시도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제3 실시예(바람직한 각도에 따라 배향됨)의 측면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제4 실시예(액적부 서로 다른 방향―제1 변형예)의 사시도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제4 실시예(액적부 서로 다른 방향―제1 변형예)의 측면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제5 실시예(다른 혼합 기하학적 형상들을 갖는 교번식 액적 형상)의 사시도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제5 실시예(다른 혼합 기하학적 형상들을 갖는 교번식 액적 형상)의 측면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제6 실시예(액적부 서로 다른 방향―제2 변형예)의 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 혼합 부품의 제6 실시예(액적부 서로 다른 방향―제2 변형예)의 측면도이다.
도 8은 역류 정지부 및 혼합 부품의 대응하여 확대된 도면을 갖는 스크류의 전방 단부 섹션의 확대도이다.

도 1 상에 묘사되는 사출 성형 기계(1)는, 본질적으로, 사출 유닛(3)과 함께 여기서 단지 개략적으로 표시되는 폐쇄 유닛(2)을 포함한다. 폐쇄 유닛(2) 및 사출 유닛(3)은 공지된 방식으로 기계 베드(여기서 도시되지 않음)에 고정된다. 사출 유닛(3)은 스크류(5)를 갖는 원통부(4)를 갖는다. 수개의 가열 요소들(19)이 원통부(4)의 외부 측에 고정된다. 스크류(5)의 후방 단부는 회전 구동기(rotary drive)(6) 및 선형 구동기(linear drive)(7)와 작동가능하게 연결된다. 용융될 플라스틱 재료를 공급하기 위한 충전 개구(8)로서 제1 개구가 스크류 날개들의 후방 단부 영역에 제공된다. 섬유 재료(10)를 공급하기 위한 충전 개구(9)로서 제2 개구가 실린더(4)의 제1 개구(8)로부터 하류에 제공된다. 스크류(5)는 전방 단부에 역류 정지부(11)를 갖는다. 회전 고정된 방식으로 스크류(5)와 연결되는 혼합 부품(12)이 역류 정지부(11)로부터 하류에 제공되고, 스크류(5)와 함께 회전한다. 도 8은 역류 정지부(11) 및 혼합 부품(12)의 대응하여 확대된 도면을 갖는 스크류(5)의 전방 단부 섹션의 확대도를 나타낸다.

도 2a 내지 도 7b를 참조하여 그리고 도 8과 연계하여, 본 발명에 따른 혼합 부품들의 다양한 실시예들이 더 상세히 설명될 수 있다.

도 2a 및 도 2b뿐만 아니라 도 8로부터 명백한 바와 같이, 혼합 부품(12)은 원통형 본체(13)를 가지며, 이 원통형 본체의 외경(D_M)은 원통부(4)의 내경(D_Z)보다 더 작으며, 여기서 환형 갭(18)은 본체(13)와 내부 실린더 벽(17) 사이에 형성된다. 수개의 액적-형상 혼합 요소들(액적부들)은 본체(13)의 둘레 위에서 분포되는, 내부 실린더 벽(17)을 향하는 본체(13)의 표면 상에 배열된다. 본체(13) 위의 액적-형상 혼합 요소들(14)의 선택된 높이(H)는 본체(13)와 내부 실린더 벽(17) 사이의 환형 갭(18)보다 더 작다. 액적부들(14)은 여기서, 액적부의 각각의 둥근 단부(15)가 혼합 부품의 회전 방향으로 본 전방에 놓이며, 그리고 대향하는 뾰족한 단부(16)는 후방에 놓이는 방식으로 정렬되는 본체 상에 배열된다. 길이 방향 축(L_T)은 위로부터 액적부(14)를 볼 때, 이 액적부가 액적부의 뾰족한 단부(16)로부터 액적부의 본질적으로 대향하는, 둥근 단부(15)로 또는 그 반대로 진행하게 설정될 수 있다. 액적부들(14)은, 액적부(14)의 각각의 길이 방향 축(L_T)이 스크류의 길이 방향 축(A)과 45° 내지 90°의 각을 형성하는 방식으로 본체(13) 상에 배열된다. 각도들은 바람직하게는 60° 내지 85°, 그리고 특히 바람직하게는 70° 내지 73°의 범위에 있다. 도 2a 및 도 2b는, 각도가 90°보다 다소 더 작은 일 실시예를 도시하지만, 도 3a 및 도 3b는 90°의 각도를 갖는 일 실시예를 도시한다.

원칙적으로, 수개의 액적부들(14)은 혼합 부품(12)의 길이 방향으로 볼 때 본체 상에 잇따라(one after the other) 배열된다. 이는 액적부들(14)의 하나의 열(R)을 형성한다. 도 3a 상의 액적부들(14a, 14b, 및 14c)을 갖는 열(R)을 예로써 언급한다. 수개의 이러한 액적부들의 열들(R)은, 여기서 묘사되는 예시적인 실시예들에서 예시되는 바와 같이, 보통, 본체의 둘레 위에서 볼 때 서로 옆에(one next to the other) 배열된다.

인접한 열들의 액적부들은, 도 3a 및 도 3b 상에 도시되는 바와 같이, 혼합 부품의 길이 방향으로 볼 때 서로에 대해 오프셋되게 배열될 수 있다. 도 2a 및 도 2b 상의 경우와 같이, 액적부들의 열들의 길이 방향 축(L_R)이 스크류의 길이 방향 축(A)과 각도를 형성하는 것이 추가적으로 가능하다.

도 4a 및 도 4b는 특히 바람직한 범위에 있는(여기서, 71.5°의) 각도를 갖는 일 실시예를 도시한다. 이는, 액적부들(14)의 길이 방향 축(L_T)이 71.5°의 스크류의 길이 방향 축(A)을 갖는 각도(α)를 포함하는 것을 의미한다.

도 5a 및 도 5b는 액적부들을 위한 서로 다른 방향을 갖는 일 실시예를 도시한다. 도면 부호 14A를 갖는 액적부들의 제1 그룹이 존재하며, 이들은 전술된 예시적인 실시예들에서와 같이 정렬된다. 이는, 액적부(14A)의 각각의 둥근 단부(15)가 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 전방에 놓이며, 그리고 대향하는 뾰족한 단부(16)가 후방에 놓이는 것을 의미한다. 둘레 방향으로 본다면, 수개의 액적부들(14A)은 일렬로 잇따라 놓이고, 액적부들(14A)의 원형(circle)을 함께 형성한다. 또한, 도면 부호 14B를 갖는 액적부들의 제2 그룹이 존재하며, 이들은 액적부들(14B)에 대해 반대편에 정렬된다. 이는, 액적부(14B)의 각각의 뾰족한 단부(16)가 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 전방에 놓이며, 그리고 대향하는 둥근 단부(15)가 후방에 놓이는 것을 의미한다. 둘레 방향으로 본다면, 수개의 액적부들(14B)은 일렬로 잇따라 놓이고, 액적부들(14B)의 원형을 함께 형성한다. 액적부들(14A 및 14B)의 이러한 배열의 결과로서, 거의 끝없는 상태(endless), 즉 거의 단축되지 않은 상태(un-shortened)로 남아 있는 임의의 섬유 다발들은, 반대로 배향된 액적부들(14B)에 의해, 나머지 액적부들(14A)이 이들의 균질화 효과를 가할 수 있는 길이로 단축된다. 섬유 다발들이 혼합 부품을 통해 플라스틱 몰딩 내로 단축되지 않은 상태로 이송되었을 수 있었다면, 섬유 집중부(fiber concentration)의 취약 지점들 및 국부적인 요동들이 플라스틱 몰딩에서 발생할 것이다. 본 예에서, 액적부들(14A)을 갖는 원형부들 및 액적부들(14B)을 갖는 원형부들은 교번한다. 필요하다면, 그러나, 도 5a 및 도 5b로부터의 것들과는 다른 원형부들의 순서 및/또는 액적부들(14A 및 14B)의 배열이 선택될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는, 액적-형상 혼합 요소들(14)이 다른 형태의 혼합 요소들로 교번식으로 배열되는 일 실시예를 도시한다. 도 6a 및 도 6b 상에서, 다이아몬드-형상 혼합 요소들(25)이 이러한 다른 형태의 혼합 요소 또는 혼합 기하학적 형상의 바람직한 실시예로서 묘사된다. 다이아몬드-형상 혼합 요소들(25)은, 혼합 부품의 회전 방향으로 볼 때 전방 팁(26) 및 후방 팁(27)이 존재하는 방식으로 배열된다. 효과는 도 5a 및 도 5b 상에서 언급되는 실시예에 대해 비교가능하다. 이는, 도 6a 및 도 6b에 따른 실시예가 또한 전방 팁들(26)을 통해 섬유 다발들을 단축시키는 데 사용될 수 있는 것을 의미한다. 도 6a 및 도 6b에 따른 실시예에 대한 이점은, 이 실시예가 도 5a 및 도 5b에 따른 실시예보다 더 낮은 비용으로 제조될 수 있다는 점이다. 도 6a 및 도 6b의 관점에서, 도 5a 및 도 5b 상에서 언급하였던 것은, 액적부들(14) 및 다이아몬드부들(25)을 갖는 원들의 순서뿐만 아니라, 내부에 취해진 원 상에 그리고 그 자체의 액적부들(14) 및 다이아몬드들(25)의 배열에 대해 적용한다. 필요하다면, 따라서, 도 6a 및 도 6b로부터의 것들과는 다른 원들의 순서 및/또는 원 상의 혼합 요소들의 배열이 선택될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는, 교번식으로 길이 방향 스크류 축(A)에 대해 액적 형상의 선택된 배향이 90°보다 더 크거나 더 작은 일 실시예를 도시한다. 이는, 각각의 길이 방향 축(L_T)이 교번식으로 길이 방향 스크류 축(A)에 대해 90°보다 더 크거나 더 작은 각도로 놓이는 것을 의미한다. 맥동류(pulsating flow)가 이러한 배열로 달성될 수 있다. 그 결과, 맥동하는 섬유-로딩된 용융물은 다양한 압력 레벨들을 통해 진행하며, 그리고 결과적으로 생성되는 연장 유동으로 인해 뒤에 남아 있을 수 있는 섬유 클러스터(fiber cluster)가 부드럽게 분해될(dissolved) 수 있다.

도 8로부터 초기에 명백한 바와 같이, 역류 정지부(11)는 환형(annular) 역류 정지부로서 설계된다. 환형 역류 정지부는 (후방으로부터 전방으로 볼 때) 다음의 컴포넌트들(압력 링(20), 샤프트(21), 헤드(22) 및 잠금 링(23))을 포함한다. 스레드(thread)(24)가 웜 샤프트에서의 부착을 위해 제공되며, 이는 웜 샤프트 또는 스크류(5)의 정합 스레드(matching thread) 내로 스크류결합될 수 있다. 처음에 언급된 종래 기술 (DE4236662C2, DE102009056653A1)과는 대조적으로, 역류 정지부(11)의 영역의 웜 샤프트, 즉 역류 정지부의 샤프트(21), 및 잠금 링(23)의 내부 측 둘 모두는 각각의 매끄러운 표면을 갖는다. 혼합 부품(12)은 역류 정지부로부터 하류에 회전 고정된 방식으로 스크류(5)와 연결된다. 본 예시적인 실시예에서, 혼합 부품은 역류 정지부(11)의 헤드(22)의 정합 오목부(matching recess)의 핀(28)에 의해 체결된다.

혼합 부품(12)이 내부 실린더 벽(17)에 대해 어떻게 설계되는지가 도 8로부터 추가적으로 명백해진다. 혼합 부품(12)은 원통형 본체(13)를 가지며(도 2b를 참조), 이 원통형 본체의 외경(D_M)은 실린더(4)의 내경(D_Z)보다 더 작으며, 여기서 환형 갭(18)은 본체와 내부 실린더 벽(17) 사이에 형성된다. 도 2a 내지 도 7b로부터 명백한 바와 같이, 수개의 액적-형상 혼합 요소들 또는 액적부들(14)은 본체(13)의 둘레 위에서 분포되는, 내부 실린더 벽(17)을 향하는 본체(13)의 표면 상에 배열된다. 본체(13) 위의 액적-형상 혼합 요소들(14)의 선택된 높이(H)는 본체(13)와 내부 실린더 벽(17) 사이의 환형 갭(18)보다 더 작다.

본체(13)의 상부 측 상의 액적부들(14)의 높이(H)는, 바람직하게는 액적부들의 상부 측이 내부 실린더 벽(17)으로부터 단지 약간 이격되는 방식으로 선택되어야 한다. 이러한 거리는 0.02mm 내지 2mm의 범위 내에, 바람직하게는 0.1mm 내지 0.5mm의 범위 내에 놓일 수 있다. 그러나, 본체(13) 위의 액적부들(14)의 높이는 또한 본체와 내부 실린더 벽 사이의 환형 갭(18)의 크기에 따라 설정될 수 있다. 본체(13) 위의 액적부들(14)의 높이는, 바람직하게는 환형 갭(18)의 폭(B)의 96%의 치수를 가져야 한다. 상이하게 표현한다면, 이는, 액적부들(14)이 본체(13)로부터 본체로부터 멀어지는 반경 방향으로 진행하도록 연장하며, 그리고 그렇다면, 특정 백분율만큼 환형 갭(18) 내로 대응하게 돌출한다는 것을 의미한다.

혼합 부품은 본 예시적인 실시예에서 역류 정지부로부터 하류에 배열된다. 그러나, 혼합 부품은 또한, 역류 정지부로부터 상류에 배열될 수 있다. 본 발명의 혼합 부품은 가능하게는 또한, 역류 정지부의 양 측(either side) 상에 배열될 수 있다. 동일하거나 상이한 혼합 부품들이 여기에 사용될 수 있다.

사출 성형 기계 자체에 대한 부가적인 상세들은 전문가에게 공지되어 있고, 따라서 이러한 시점에서 더이상 상세히 설명될 필요가 없다.

1 사출 성형 기계
2 폐쇄 유닛
3 사출 유닛
4 실린더
5 스크류
6 회전 구동기
7 선형 구동기
8 제1 충전 개구―플라스틱 재료
9 제2 충전 개구―섬유 재료
10 섬유들
11 역류 정지부
12 혼합 부품
13 본체
14 액적부
14A 혼합 부품의 회전 방향으로 정렬되는 액적부
14B 혼합 부품의 회전 방향의 반대로 정렬되는 액적부
15 액적부의 둥근 전방 단부
16 액적부의 뾰족한 후방 단부
17 내부 실린더 벽
18 환형 갭
19 가열 요소
20 압력 링
21 샤프트
22 헤드
23 잠금 링
24 스레드
25 다이아몬드-형상 혼합 요소
26 전방 팁
27 후방 팁
28 핀
A 스크류의 길이 방향 축
D_M 본체의 외경
D_Z 실린더의 내경
H 본체 위의 액적부의 높이
L_T 액적부의 길이 방향 축
L_R 열의 길이 방향 축
R 혼합 부품의 길이 방향으로의 액적부들의 열

Claims

폐쇄 유닛(closing unit)(2) 및 사출 유닛(injection unit)(3)을 갖는, 섬유-보강 플라스틱 몰딩들(fiber-reinforced plastic moldings)을 제조하기 위한, 사출 성형 기계(1)로서,
상기 사출 유닛(3)은 실린더(cylinder)(4) 및 상기 실린더(4)에서 회전할 수 있고 그리고 상기 실린더(4)의 길이 방향으로 변위될 수 있는 스크류(5)를 가지며, 제1 개구(8)는 용융될 플라스틱 재료를 공급하기 위한 충전 개구로서 상기 실린더(4)에 제공되며, 제2 개구(9)는 섬유 재료를 공급하기 위한 충전 개구로서 상기 제1 개구(8)로부터 하류에서 상기 실린더(4)에 제공되고, 그리고 상기 스크류(5)는 역류 정지부(backflow stop)(11)를 가지며,
회전이 불가능하게 고정된 방식으로 상기 스크류(5)와 연결되고 그리고 상기 스크류(5)와 함께 회전하는 혼합 부품(12)이 상기 역류 정지부(11)로부터 하류에 그리고/또는 상기 역류 정지부(11)로부터 상류에 제공되며,
상기 혼합 부품(12)은, 외경(D_M)이 상기 실린더(4)의 내경(D_Z)보다 더 작은 원통형 본체(13)를 가지고, 환형 갭(18)이 상기 본체(13)와 내부 실린더 벽(17) 사이에 형성되며,
액적-형상 혼합 요소들(14)로서의 수개의 액적부들(14)은, 상기 내부 실린더 벽(17)을 향하는 상기 본체(13)의 표면 상에 배열되는, 상기 본체(13)의 둘레 위에 분포되며, 상기 액적부(14)에 대한 평면도(top view)에는 상기 액적부(14)의 뾰족한(pointed) 단부(16)로부터 상기 액적부(14)의 본질적으로 대향하는 둥근(rounded) 단부(15)로 진행하는 길이 방향 액적부 축(L_T)이 존재하며, 그리고
상기 본체(13) 위의 상기 액적부들(14)의 선택된 높이(H)는 상기 본체(13)와 상기 내부 실린더 벽(17) 사이의 상기 환형 갭(18)의 폭(B)보다 더 작은 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항에 있어서,
상기 액적부들(14)은, 상기 액적부(14)의 각각의 둥근 단부(15)가 상기 혼합 부품(12)의 회전 방향으로 볼 때 전방에 놓이는 방식으로 정렬되는 상기 본체(13) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 액적부(14)의 각각의 길이 방향 축(L_T)은 상기 스크류(5)의 길이 방향 축(A)과 45° 내지 90°의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제3 항에 있어서,
상기 액적부(14)의 각각의 길이 방향 축(L_T)은 상기 스크류의 길이 방향 축(A)과 60° 내지 85°의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 수개의 액적부들(14)은 상기 혼합 부품(12)의 길이 방향으로 볼 때 상기 본체(13) 상에서 잇따라(one after the other) 배열되며, 그리고 상기 액적부들(14)은 액적부들(14a, 14b, 14c)의 열(R)을 형성하고, 그리고
상기 액적부들(14)의 수개의 이러한 열들(R)은 상기 본체(13)의 둘레 위에서 볼 때 서로 옆에(one next to the other) 배열되는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제5 항에 있어서,
인접한 열들(R)의 상기 액적부들(14)은 상기 혼합 부품(12)의 길이 방향으로 볼 때 서로에 대해 오프셋되게 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제5 항에 있어서,
각각의 열 내의 액적부들을 연결하는, 상기 액적부들(14)의 열들의 길이 방향 축(L_R)은 상기 스크류(5)의 길이 방향 축(A)과 소정의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항에 있어서,
상기 수개의 액적부들(14)은 서로에 대해 서로 다른 방향(varying orientation)을 가지거나, 서로에 대해 상기 액적부들의 길이 방향 액적부 축(L_T)의 서로 다른 위치로 상기 본체(13) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제8 항에 있어서,
상기 액적부들(14)의 선택된 배향은 교번식으로(alternatingly) 상기 길이 방향 스크류 축(A)에 대해 90°보다 더 크거나 더 작은 각도여서, 상기 액적부들(14)의 각각의 길이 방향 축(L_T)은 90°보다 더 큰 각도로 그리고 더 작은 각도로 교번식으로 놓이는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제8 항에 있어서,
대향 정렬되는 액적부들(14A, 14B)이 상기 본체(13) 상에 배열되며, 한편으로 상기 혼합 부품(12)의 회전 방향으로 볼 때 둥근 단부(15)가 전방에 놓이는 액적부들(14A)이 존재하며, 그리고 상기 혼합 부품(12)의 회전 방향으로 볼 때 뾰족한 단부(16)가 전방에 놓이는 액적부들(14B)이 존재하는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 스크류(5)의 작동 샤프트가 상기 역류 정지부(11)의 영역에서 매끄러운 표면을 가지거나, 상기 역류 정지부(11)의 샤프트(21)가 매끄러운 표면을 가지는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 역류 정지부(11)는 환형 역류 정지부로서 설계되고, 본질적으로 슬리브-형상 잠금 링(23)을 가지며, 그리고 상기 잠금 링(23)은 그의 내부 측 상에 매끄러운 표면을 가지는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 액적부들(14)의 높이(H)는, 상기 액적부들(14)의 상부 측이 상기 내부 실린더 벽(17)으로부터 이격되는 방식으로 선택되며, 상기 액적부들(14)의 상부 측과 상기 내부 실린더 벽(17) 사이의 거리는 0.02mm 내지 2mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제13 항에 있어서,
상기 액적부들(14)의 높이(H)는 상기 본체(13)와 상기 내부 실린더 벽(17) 사이의 상기 환형 갭(18)의 폭(B)의 80% 내지 99%의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 액적-형상 혼합 요소들(14) 이외에도, 상이한 형상을 갖는 다른 혼합 요소들이 추가로 제공되며, 상기 액적-형상 혼합 요소들(14) 및 다른 형상을 갖는 혼합 요소들은 상기 혼합 부품(12)의 길이 방향으로 볼 때 교번식으로(alternatingly) 제공되는 것을 특징으로 하는,
섬유-보강 플라스틱 몰딩들을 제조하기 위한 사출 성형 기계.