WO2012049296A1 - Verfahren zum betreiben einer plastifiziereinrichtung einer kunststoff verarbeitenden maschine - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinrichtung einer Kunststoff verarbeitenden Maschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine, wobei die Plastifiziereinrichtung eine oder mehrere drehantreibbare Plastifizierschnecken (1) in einem Plastifizierzylinder (2) aufweist. Um nach Stillstandszeiten der Plastifiziereinrichtung das Anfahren zu erleichtern, insbesondere um eine einwandfreie Feststoffförderung im Einzugsbereich der Plastifizierschnecken (1) zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Temperatur des Plastifizierzylinders (2) und/oder die Temperatur der Plastifizierschnecken (1) während der Stillstandszeiten in einem vorgebbaren Abschnitt (A) des Plastifizierzylinders bzw. der Plastifizierschnecken gegenüber der Temperatur im Betriebszustand abgesenkt wird und/oder dass bei Stillstandszeiten die Plastifizierschnecken (1) von ihrer hinteren Position (P) im Betriebszustand um eine vorgebbare Wegstrecke (L) weg in eine dahinter liegende Ruheposition (R) aus dem beheizten Bereich des Plastifizierzylinders (2) heraus verfahren werden.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinrichtung einer Kunststoff verarbeitenden Maschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinrichtung einer Kunststoff verarbeitenden Maschine, wobei die Plastifiziereinrichtung eine oder mehrere drehantreibbare Plastifizierschnecken in einem Plastifizierzylinder aufweist. Die Erfindung ist insbesondere für Plastifiziereinrichtungen bei Spritzgießmaschinen geeignet, kann aber auch bei Piastiziereinrichtungen von Extrusionsanlagen verwendet werden.

Bei der Verarbeitung von Kunststoffmaterial in Plastifiziereinrichtungen von Spritzgießmaschinen werden Plastifizierschnecken eingesetzt, die in vielfältigen Variationen aus dem Stand der Technik bekannt sind. Eine solche bekannte Plastifizierschnecke kann beispielweise ein- oder mehrgängig ausgebildet sein; sie kann auch als Barriereschnecke ausgebildet sein. Vielen Plastifizierschnecken gemeinsam ist deren funktionale Aufteilung entlang ihrer Längsachse in eine Einzugszone, eine Aufschmelze- bzw. Kompressionszone und eine Meteringzone. Daher spricht man häufig auch von sogenannten Drei-Zonen-Schnecken. In der Einzugszone wird das zugeführte Kunststoffmaterial in die Schnecke eingezogen und zur Kompressionszone gefördert, wobei das Kunststoffmaterial erhitzt wird und zumindest am Ende der Einzugszone bzw. am Übergang zur Kompressionszone teilweise an- oder aufgeschmolzen ist. Problematisch ist das Verhalten der Einzugszone bei Unterbrechungen des Spritzgießzyklus, also in einer Stillstandsphase der Plastifiziereinrichtung, und beim erneuten Anfahren. Da sich die Schnecke in der Stillstandsphase auch im Einzugsbereich auf relativ hohe Temperaturen aufgeheizt hat, können die Granulatkörner des zugeführten Kunststoffmaterials verkleben, was zu einer Verschlechterung des Materialeinzugs führt. Es muss daher immer ein gewisse Zeit im Zyklus produziert werden, bis sich das für die Produktion notwendige thermische Gleichgewicht wieder eingestellt hat („Ein Schuss wie der andere?" in Kunststoffe 9/2006, Seiten 129 - 135). Die vorstehenden Probleme können auch bei sehr langen Zykluszeiten auftreten, bei denen also über eine längere Zeit kein Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist.

Die thermische Situation einer Plastifiziereinheit und die hier geschilderte Problematik sollen nachfolgend und anhand der Figur 2 erläutert werden. Die Figur 2 zeigt den Verlauf von Zylindertemperatur, Schneckentemperatur im Zyklus (d.h. während der Produktion) und Schneckentemperatur nach einer Unterbrechung (d.h. während einer Stillstandsphase). Die Aufgabe der Einzugszone ist es, das frisch eingerieselte Material einzuziehen, weg zu fördern und zu verdichten. Dies gelingt nur, wenn eine ausreichend große Reibung zwischen dem Zylinder und dem Kunststoffgranulat vorliegt und eine möglichst geringe Reibung zwischen dem Kunststoffgranulat und der Schneckenoberfläche. Schmilzt das Granulat in der Einzugszone zu früh an oder auf, kommt es zu einem Ankleben an den Oberflächen und die Förderung wird erschwert oder kommt komplett zum Erliegen. Somit werden die Temperaturen der ersten Heiz- bzw. Kühlzonen im Bereich der Einzugszone einer Plastifizierung in der Regel so eingestellt, dass die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur (Aufschmelztemperatur) des zu verarbeitenden Kunststoffes liegt. Ansonsten kann es bereits im Zyklus zu einem Verkleben der Granulatkörner an den Oberflächen der Plastifiziereinheit kommen. Die wichtigste Aufgabe der Aufschmelzzone einer Schnecke ist es, das Granulat in Schmelze umzuwandeln und auf Schmelzetemperatur zu halten. Damit ist das Temperaturprofil am Zylinder im Bereich der Aufschmelzzone höher als die Glasübergangstemperatur des zu verarbeitenden Kunststoffmaterials. Beim Plastifizieren nimmt das frisch eingerieselte Kunststoffgranulat Energie in Form von Wärme über die Zylinder- und Schneckenoberfläche auf. Somit wird die Schnecke beim Dosieren im Einzugsbereich über das frische Granulat gekühlt. In den Folgezonen (Aufschmelzzone, Meteringzone) wird die Schnecke dagegen über die Schmelze bis auf Zylindertemperatur aufgeheizt. Bei Unterbrechungen oder bei langen Zykluszeiten, d.h. bei Stillstandsphasen oder -zeiten der Plastifiziereinrichtung, wird die Einzugszone nicht durch den Feststoff gekühlt und es kommt zu einem Wärmeausgleich zwischen der Einzugszone und den anschließenden Schneckenzonen. Die Folge ist ein kritischer Temperaturanstieg im

Bereich der Einzugszone (siehe Linie „Schneckentemperatur Unterbrechung" in Figur 2), der zu den oben beschriebenen Phänomenen und Problemen führt. Das Phänomen ist vor allem bei großen Schneckendurchmessern zu beobachten, da hier besonders viel Wärme in der Schnecke gespeichert ist und die Temperaturerhöhung in der Einzugszone damit sehr groß wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinrichtung einer Kunststoff verarbeitenden Maschine anzugeben, insbesondere einer Plastifiziereinrichtung einer Spritzgießmaschine, das sich durch ein verbessertes Verhalten beim Anfahren bzw. beim erneuten Anfahren nach Stillstandszeiten auszeichnet und bei dem in kürzerer Zeit wieder das für den Betriebszustand erforderliche thermische Gleichgewicht erreicht worden ist. Eine weitere Aufgabe liegt darin, bei Spritzgießprozessen mit langen Zykluszeiten und/oder verweilkritischen Kunststoffmaterialien einen Abbau von aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial oder eine Schädigung desselben weitestgehend zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.

Dadurch, dass bei Stillstandszeiten der Plastifiziereinrichtung, bei denen kein Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, die Temperatur des Plastifizierzylinders und/oder die Temperatur der Plastifizierschnecken in einem vorgebbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders bzw. der Plastifizierschnecken gegenüber der Temperatur im Betriebszustand, in dem Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, abgesenkt wird, kann beim erneuten Anfahren der Plastifiziereinrichtung schon die„richtige"

Temperatur in der Einzugszone der Plastifizierschnecke vorliegen bzw. für das erneute Anfahren kann der„richtige" Temperaturwert eingestellt werden. In der Figur 3 ist der Fall dargestellt, erfindungsgemäß die Temperatur des

Plastifzierzylinders bei einer Unterbrechung so abzusenken, dass einer

Temperaturerhöhung der Schnecke über die Glasübergangstemperatur

entgegengewirkt werden kann. Im Unterschied zur Figur 2 unterschreitet bei der Figur 3 die Temperatur des Zylinders die Glastemperatur an einer Position, die näher zum vorderen Ende des Zylinders liegt. Damit wird erreicht, dass die

Schneckentemperatur in einem bestimmten Bereich, insbesondere im

Einzugsbereich, auch bei einer Unterbrechung unterhalb der

Glasübergangstemperatur bleibt (siehe Figur 3, Linie„Schneckentemperatur Unterbrechung"). Beim erneuten Anfahren der Plastifiziereinrichtung und der dabei vorgesehenen Eingabe des Kunststoffmaterials kommt es daher nicht zum

Verkleben des Kunststoffmaterials in der Einzugszone. Insbesondere wenn das Kunststoffmaterial wie üblich in Granulatform vorliegt, führen zu hohe

Schneckentemperaturen dazu, dass die Granulatkörner verkleben. Dies

verschlechtert den Materialeinzug. Vorzugsweise soll die Temperatur des

Plastifizierzylinders in demjenigen Bereich abgesenkt werden, in dem sich im Betriebszustand die Einzugszone der Plastifizierschnecken befindet.

Alternativ zu der vorgenannten Temperaturabsenkung oder ergänzend dazu kann bei Stillstandszeiten vorgesehen werden, dass die Plastifizierschnecken in dem Plastifizierzylinder von ihrer hinteren Position im Betriebszustand um eine vorgebbare Wegstrecke weg in eine dahinter liegende Ruheposition verfahren werden. Die Plastifizierschnecken werden somit aus dem beheizten Bereich des Plastifizierzylinders weg um ein Stück nach hinten verfahren. Je nachdem, wie weit die Plastifizierschnecken nach hinten verfahren bzw. je nachdem wie weit hinten die Ruheposition vorgesehen wird, liegt ein vorgebbarer Abschnitt der

Plastifizierschnecken ausserhalb des beheizten Plastifizierzylinders. Bei üblichen Anordnungen einer Einfüllöffnung für das Kunststoffmaterial liegt dieser Bereich dann mehr oder weniger weit hinter dieser Einfüllöffnung. Vorzugsweise ist die vorggebare Wegstrecke derart bemessen, dass sich die Einzugszone der

Plastifizierschnecken ganz oder teilweise hinter der Einfüllöffnung für das zu verabeitende Kunststoffmaterial befindet.

Um das Anfahren der Plastifizierschnecken nach den Stillstandszeiten zu verbessern, kann weiter vorgesehen werden, dass die Plastifizierschnecken und/oder der Plastifizierzylinder vor dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung derart temperiert werden, dass in der Einzugszone der Plastifizierschnecken eine vorgebbare Mindesttemperatur vorliegt, bevor die Plastifiziereinrichtung erneut angefahren wird bzw. bevor die Plastifizierschnecken erneut in Rotation versetzt werden. Je nach Ausgangssituation kann es sich beim Temperieren um ein Aufheizen oder um ein Kühlen handeln. Dabei kann man diejenige Temperatur einstellen, bei denen sich für die jeweiligen Betriebsbedingungen bzw. für das zu verarbeitende Material am schnellsten wieder das thermische Gleichgewicht einstellt. Analog kann vorgesehen werden, dass die Plastifizierschnecken vor dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung aus ihrer Ruheposition heraus nach vorne verfahren werden, insbesondere in eine vordere Nullposition, wie sie beim Starten des Plastifizierens vorliegt, und dass mit dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung abgewartet wird, bis in der Einzugszone der Plastifizierschnecken eine vorgebbare Mindesttemperatur erreicht worden ist.

Gegebenenfalls kann der Plastifzierzylinder einen kühlbaren Abschnitt aufweisen und die Plastifizierschnecken können sich in ihrer Ruheposition in dem kühlbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders befinden. Dieser Abschnitt des

Plastifizierzylinders kann zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest während der Stillstandszeiten, mittels einer geeigneten Kühleinrichtung gekühlt werden. Der Plastifizierzylinder kann aber auch über weitere kühlbare Abschnitte verfügen, wobei im Bedarfsfalle auch der gesamte Plastifizierzylinder kühlbar ausgebildet sein kann. Der Plastifizierzylinder kann mit von Kühlmittel wie beispielsweise Wasser durchströmten Kühlrohren auf seiner Oberfläche versehen sein und/oder es können ein oder mehrere Gebläse am Plastifizierzylinder vorgesehen sein.

Beim bevorzugten Anwendungsgebiet des Spritzgießens kann die

Plastifiziereinrichtung eine dreh- und linearantreibbare Schubschnecke als

Plastifizierschnecke aufweisen. In den Stillstandszeiten wird diese Schubschnecke in ihre Ruheposition verfahren und/oder die Temperatur des Plastifizierzylinders in einem vorgebbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders wird gegenüber der

Temperatur im Betriebszustand abgesenkt. Bei längeren Unterbrechungen des Spritzgießzyklus oder bei extrem langen Zykluszeiten können beide vorgenannten Maßnahmen zusammen vorgesehen werden. Im normalen Betriebszustand kann bei langen Zykluszeiten vorgesehen werden, dass die Schubschnecke in jedem Spritzgießzyklus im Anschluss an die Einspritz- und Nachdruckphase in ihre Ruheposition verfahren wird. Vor dem erneuten Aufdosieren wird die Schubschnecke wieder in ihre vordere Nullposition verfahren.

Im normalen Betriebszustand kann bei Spritzgießprozessen mit langen

Zykluszeiten, wie beispielsweise bei der Herstellung dickwandiger Linsen aus PC (Polycarbonat), oder bei Spritzgießprozessen mit verweilzeitkritischen

Kunststoffmaterialien, ebenfalls vorgesehen werden, dass die Temperatur in einem vorgebbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders im Anschluss an die Einspritzphase gegenüber der Temperatur im Betriebszustand abgesenkt wird. Dieser Abschnitt liegt in Strömungsrichtung vorzugsweise im vorderen Endbereich der

Plastifiziereinrichtung, d.h. in Strömungsrichtung im vorderen Endbereich des Plastifizierzylinders. Dieser Abschnitt kann in der Meterinzone M liegen oder mindestens die Meteringzone M umfassen. Gegebenenfalls kann der Abschnitt auch zusätzlich in der Kompressionszone K liegen oder mindestens auch die Kompressionszone K umfassen. Vor dem erneuten Aufdosieren wird die

Temperatur des Plastifizierzylinders wieder auf die erforderliche Betriebstemperatur angehoben. Zwischen dem Ende der Einspritzphase und dem erneuten

Aufdosieren liegt also eine Stillstandsphase bzw. eine Stillstandszeit im Sinne der Erfindung. Bei der Herstellung dickwandiger Linsen aus PC beispielsweise kann die Zylindertemperatur während der Stillstandsphase von der Betriebstemperatur von 250-280°C auf eine Temperatur von 180-200°C abgesenkt werden. In diesem Zustand baut das Material auch über längere Zeit nicht ab. Die

Temperaturabsenkung in der Stillstandsphase verhindert somit eine Schädigung des in der Plastifziereinrichtung vorhandenen Materials. Die Temperatur kann soweit abgesenkt werden, dass sie vorzugsweise geringfügig oberhalb der

Glasübergangstemperatur liegt. Das aufgeschmolzene Kunststottmaterial liegt bei der abgesenkten Temperatur in einem teigartigen Zustand vor. In der

Plastifiziereinrichtung vorliegende Kunststoffschmelze geht also von einem schmelzflüssigen Zustand, wie er insbesondere bei der normalen

Betriebstemperatur in den oben genannten Abschnitten (Meterinzonge,

Kompressionszone) vorliegt, in einen teigartigen Zustand bei der abgesenkten Temperatur über. In diesem teigartigen Zustand kann Kunststoffmaterial über längere Zeit gehalten werden, ohne dass es geschädigt wird bzw. ohne dass ein Abbau stattfindet. Das Absenken und Anheben der Temperatur erfolgt automatisch mittels der Steuerungseinrichtung der Spritzgießmaschine. Dabei können geeignete Temperatursensoren und Temperiergeräte vorgesehen sein. Mittels der

Steuerungseinrichtung kann eine zyklussynchrone Temperierung der

Plastifiziereinrichtung erfolgen, so dass in der Stillstandsphase eines jeden Zyklus das erforderliche Absenken der Temperatur und das Anheben der Temperatur vor erneutem Anfahren und Aufdosieren automatisch und präzise ablaufen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei einer Plastifiziereinrichtung vorgesehen werden, die eine oder mehrere Extruderschnecken aufweist, die im Betriebszustand axial nicht verfahren werden. Dabei kann es sich um eine

Schneckenvorplastifizierung einer Spritzgießmaschine handeln, der eine

Einspritzeinrichtung nachgeschaltet ist. Es kann sich aber auch um einen Extruder einer an sich bekannten Extrusionsanlage handeln,

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 3 näher beschrieben werden.

Die Figur 1 zeigt schematisch eine Plastifiziereinrichtung einer Spritzgießmaschine mit einer Schubschnecke 1 , die dreh- und linearantreibbar in einem

Plastifzierzylinder 2 aufgenommen ist. Die Antriebe für die Erzeugung von Dreh- und Linearbewegung der Schubschnecke sind für sich genommen bekannt und brauchen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden. Über eine Schneckenantriebswelle 4 ist die Schubschnecke 1 antriebstechnisch zur

Übertragung von Dreh- und Linearbewegung mit den Antrieben gekoppelt. Mehrere Heizbänder 3.1 - 3.3 oder andere Heizeinrichtungen sind an der Aussenseite des Plastifizierzylinders 2 angeordnet. In einem hinteren Bereich weist der

Plastifizierzylinder 2 eine Einfüllöffnung 5 auf, auf der ein Einfülltrichter 6 für die Zufuhr des zu verarbeitenden Kunststoffmaterials angeordnet ist. Üblicherweise wird das Kunststoffmaterial in Granulatform in den Einfülltrichter 6 gegeben. Die Schubschnecke 1 verfügt über eine Einzugszone E, eine Kompresssionszone K sowie eine Meterinzone M. Am vorderen Ende der Schnecke 1 befindet sich eine Rückströmsperre 7. Ein erfindungsgemäßer Betrieb der Plastifiziereinrichtung soll in den nachfolgenden Abschnitten erläutert werden.

Am Ende eines Spritzgießzyklus, d.h. nach der Einspritz- und Nachdruckphase befindet sich die Schnecke 1 in einer vorderen Nullpunktposition 0. Während der nachfolgenden Dosierphase wird das Kunststoffmaterial von der Schnecke 1 eingezogen, aufgeschmolzen und in den Schneckenvorraum 8 befördert.

Gleichzeitig wird die Schnecke 1 unter Aufrechterhaltung eines Staudrucks im Schneckenvorraum 8 um einen Dosierweg D zurückbewegt, bis eine gewünschte Masse oder ein gewünschtes Volumen an Kunststoffschmelze in dem

Schneckenvorraum 8 aufdosiert und eine Einspritzposition S erreicht worden ist. Nachfolgend kann der Einspritzvorgang einschließlich der Nachdruckphase ausgeführt werden, indem die Schubschnecke 1 nach vorne verfahren wird.

Danach beginnt der Vorgang bzw. der Zyklus von Neuem. Während der

Ausführung dieser Spritzgießvorgänge kann von einem Betriebszustand

gesprochen werden, in dem sich die Plastifiziereinrichtung befindet. In diesem Betriebszustand wird die Schnecke 1 zwischen der vorderen Nullpunktposition 0 und einer hinteren Position S im Betriebszustand hin- und herbewegt. Die Lage der hinteren Position ist abhängig von dem Dosierweg D und damit von der

auszudosierenden Masse bzw. dem aufzudosierenden Volumen an

Kunststoffschmelze. In diesem Betriebszustand werden die Heizbänder 3.1 , 3.2 und 3.3 in einer bestimmten Art und Weise betrieben, so dass der

Plastifizierzylinder 2 und (über die Schmelze) die Schnecke 1 beheizt werden, wobei sich ein thermisches Gleichgewicht einstellt. In diesem Zustand liegt in der Einzugszone E der Schnecke 1 eine Temperatur vor, bei der das

Kunststoffmaterial, das beispielsweise in Granulatform zugegeben wird, ohne Probleme eingezogen werden kann. Diese bevorzugte Temperatur soll

insbesondere in demjenigen Bereich der Einzugszone E vorliegen, der sich im Betriebszustand unterhalb der Einfüllöffnung 5 befindet. Je nach den eingestellten Betriebsbedingungen kann über die axiale Länge der Schnecke 1 ein bestimmtes Temperaturprofil vorgegeben werden. Bei Stillstandszeiten bzw. Stillstandsphase der Schnecke 1 , d.h. Phasen oder Zeiten, in denen kein Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung 3.1 - 3.3 in der Weise betrieben wird, dass die Temperatur des Plastifizierzylinders 2 und/oder die Temperatur der

Plastifizierschnecke 1 in einem vorgebbaren Abschnitt beispielsweise der Länge A des Plastifizierzylinders bzw. der Plastifizierschnecke gegenüber der Temperatur im Betriebszustand, in dem Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, abgesenkt wird. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung 3.3 vollständig abgeschaltet werden und nur die Heizeinrichtungen 3.1 und 3.2 werden weiterbetrieben. Denkbar ist ferner, dass die Heizeinrichtung 3.3 lediglich mit reduzierter Leistung betrieben wird.

Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Kühleinrichtung 9, beispielsweise ein von Kühlwasser durchströmtes Leitungssystem, vorgesehen werden. Damit könnte das Absenken der Temperatur auf ein vorgebbares Niveau beschleunigt werden. Die Anordnung der Kühleinrichtung 9 muss nicht wie in der Figur 1 gezeigt auf einen Bereich um den Einfülltrichter 6 beschränkt sein. Gegebenenfalls können auch über weitere Abschnitte des Plastifizierzylinders 2 und gegebenenfalls auch über die gesamte Länge des Platifizierzylinders 2 ein oder mehrere Kühleinrichtungen vorgesehen werden. Beispielsweise können Kühlrohre auf der Oberfläche des Plastifizierzylinders 2 vorgesehen werden, die von einem Kühlmittel wie

beispielsweise Wasser durchströmt werden. Alternativ oder auch in Kombination dazu können ein oder mehrere Gebläse am Plastifizierzylinder vorgesehen sein. Je nachdem wie die Temperatur über den hier relevanten Abschnitt A in axialer Richtung abgesenkt wird, kann die Schnecke 1 über diesen Abschnitt A im wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen. Es kann aber auch ein bestimmtes axiales Temperaturprofil in diesem Abschnitt A vorgesehen werden. Die Länge des Abschnitts A und dessen Lage hängen von den jeweiligen Gegebenheiten ab.

Gegebenenfalls kann es sich bei dem Abschnitt A auch um die gesamte Länge der Plastifiziereinheit handeln. Der Fachmann ist in der Lage, anhand der

Betriebsbedingungen und unter Berücksichtigung der konkreten konstruktiven Ausgestaltung der Plastifiziereinrichtung die Länge und die Lage des Abschnitts A so einzustellen, dass nach Beendigung der Stillstandszeit das erneute Anfahren innerhalb kürzester Zeit möglich ist. Als Stillstandszeit im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jede Art von Zeit oder Phase sein, in der kein Kunststoffmaterial aufdosiert wird bzw. in denen kein Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist. Hierbei kann es sich um eine Unterbrechung in der Produktion handeln, weil beispielsweise ein Fehler aufgetreten ist oder weil die Produktion aus sonstigen Gründen vorübergehend eingestellt wird. Es kann sich aber auch um Zeiten handeln, die im normalen Produktionsbetrieb vorliegen, weil sehr lange Zykluszeiten vorliegen und/oder verweilkritische Kunststoffe zum Einsatz kommen. Auch bei solchen in jedem Zyklus sich wiederholenden

Stillstandszeiten der Schnecke 1 , bei denen kein Kunststoffmaterial

aufzuschmelzen bzw. aufzudosieren ist, kann das erfindungsgemäße Verfahen vorgesehen werden. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen werden, dass die Temperatur des Plastifizierzylinders 2 in einem vorgebbaren Abschnitt,

vorzugsweise im Bereich der Aufschmelzzone und/oder der Meteringzone oder über der gesamten Länge des Plastifzierzylinders 2, so weit abgesenkt wird, dass die Schmelze keine Schädigung erfährt. Hierzu kann die Heizeinrichtung 3.1 - 3.3 in geeigneter Weise betrieben werden.

Alternativ zu der vorgenannten Absenkung der Temperatur oder zusätzlich zu dieser Maßnahme kann vorgesehen werden, dass die Schnecke 1 um eine bestimmte Wegstrecke L über eine hintere Betriebsposition P hinaus in eine hintere Ruheposition R verfahren wird. Diese Situation ist in der Figur mittels der gestrichelten Linie für den hinteren Schneckenabschnitt und die Rückströmsperre dargestellt. Damit wird ein Abschnitt A' der Schnecke 1 entsprechend der Summe aus der Streckenlänge L und dem Dosierhub D aus dem beheizten Bereich des Plastifizieryzlinders 2 herausbewegt. Je nach Ausgestaltung der eventuell zusätzlich vorhandenen Kühleinrichtung 9 kann der Abschnitt A auch aktiv gekühlt werden. Damit ist der Bereich der Schnecke, der der Einfüllöffnung am nächsten liegt, in der Stillstandsphase außerhalb des Zylinders positioniert, wodurch zum einen die Schneckenerwärmung durch den Zylinder in dem außen liegenden Bereich verhindert wird und zum anderen der Wärmetransport der

stromabwärtsliegenden Schneckenzonen in die Einzugszone hinein über Strahlung und Konvektion an die Umgebung abgegeben werden kann. Mit dieser Maßnahme wird ebenfalls vermieden, dass sich die Einzugszone in der Stillstandsphase unnötig aufheizt.

Das Verfahren der Schnecke in eine hintere Ruheposition R kann zu verschiedenen Zeitpunkten stattfinden. Bei einer Unterbrechung des normalen Spritzgießvorgangs wird die Schnecke zu dem Zeitpunkt der Unterbrechung in die hintere Ruheposition gefahren. Während des normalen Spritzgießvorgans, d.h. im normalen

Produktionsbetrieb, wird die Plastifziereinheit vom Werkzeug abgehoben und die Schnecke kann entweder leer, ohne aufdosiertes Material, nach dem Einspritz- und Nachdruckvorgang oder voll, nach dem Aufdosieren der Schmelze in die hintere Ruheposition R verfahren werden. Vor dem erneuten Aufdosieren wird die

Schnecke in die jeweilige Ausgangsposition gefahren

Als Stillstandszeiten im Sinne der Erfindung kommen Zeiten in Betracht, bei denen der normale Spritzgießvorgang aufgrund einer Störung oder eines anderen

Ereignisses unterbrochen ist. Aber auch bei langen Zykluszeiten kann es zu Stillstandszeiten während des normalen Spritzgießvorgangs im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen. Dies kann der Fall sein, wenn beispielsweise für ein Formteil eine relativ lange Kühlzeit erforderlich ist.

Bei einem erneuten Start des Spritzgießvorgangs, d.h. wenn am Ende der

Stillstandszeit in den normalen Betriebszustand übergegangen werden soll, werden die Temperaturen in dem Plastifizierzylinder 2 und an der Schnecke 1 wieder eingefahren, bis eine bestimmte vorgebbare Mindesttemperatur, vorzugsweise in der Einzugszone, erreicht ist. Die Schnecke 1 wird erst in Rotation versetzt, wenn diese Mindesttemperatur erreicht ist. Falls sich die Schnecke 1 noch in ihrer hinteren Ruheposition R befindet, wird sie mittels ihres Linearantriebs in die entsprechende vordere Nullpunktposition verfahren, bevor der erste

Aufdosiervorgang startet.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sichergestellt, dass insbesondere bei längeren Stillstandszeiten der Einzug und der Übergang in die

Kompressionszone nicht unnötig aufgeheizt werden und dass beim erneuten Anfahren der Schnecke günstige Reibverhältnisse zwischen dem Granulat des Kunststoffmaterials und der Oberfläche der Schnecke 1 vorliegen. Die

Feststoffförderung ist sofort stabil und das Aufdosieren der Schnecke ebenfalls. Im Ergebnis wird somit vom ersten Schuss an eine gute Produktqualität erzielt.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird außerdem sichergestellt, dass bei Spritzgießprozessen mit langen Zykluszeiten und/oder verweilkritischen

Kunststoffmaterialien eine Schädigung der Schmelze im Zyklus verhindert wird.

Bezugszeichenliste

1 Schnecke

2 Zylinder

3.1 - Heizbänder

3.3

4 Schneckenantriebswelle

5 Einfüllöffnung

6 Einfülltrichter

7 Rückström sperre

8 Schneckenvorraum

9 Kühleinrichtungen

E Einzugszone

K Kompressionszone

M Meteringzone

0 Vordere Nullpunktposition

S Einspritzposition

P Hintere Betriebsposition

R Ruheposition

D Dosierweg

L Verschiebeweg für Ruheposition

A Temperierter Abschnitt des Zylinders

A Verschobener Abschnitt der Schnecke

Claims

Ansprüche

1 . Verfahren zum Betreiben einer Plastifiziereinrichtung einer Kunststoff

verarbeitenden Maschine, wobei die Plastifiziereinrichtung eine oder mehrere drehantreibbare Plastifizierschnecken (1 ) in einem Plastifizierzylinder (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

bei Stillstandszeiten der Plastifiziereinrichtung, bei denen kein Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, die Temperatur des Plastifizierzylinders (2) und/oder die Temperatur der Plastifizierschnecken (1 ) in einem vorgebbaren Abschnitt (A) des Plastifizierzylinders bzw. der Plastifizierschnecken gegenüber der Temperatur im Betriebszustand, in dem Kunststoffmaterial aufzuschmelzen ist, abgesenkt wird und/oder dass bei Stillstandszeiten die Plastifizierschnecken (1 ) in dem

Plastifizierzylinder (2) von ihrer hinteren Position (P) im Betriebszustand um eine vorgebbare Wegstrecke (L) weg in eine dahinter liegende Ruheposition (R) verfahren werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur des Plastifizierzylinders (2) in demjenigen Bereich abgesenkt wird, in dem sich im Betriebszustand die Einzugszone (E) der Plastifizierschnecken (1 ) befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die vorggebare Wegstrecke (L) derart bemessen ist, dass sich die Einzugszone (E) der Plastifizierschnecken (1 ) ganz oder teilweise hinter der Einfüllöffnung (5) für das zu verabeitende Kunststoffmaterial befindet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Plastifizierschnecken (1 ) und/oder der Plastifizierzylinder (2) vor dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung derart temperiert werden, dass in der Einzugszone (E) der Plastifizierschnecken (1 ) eine vorgebbare Mindesttemperatur vorliegt, bevor die Plastifiziereinrichtung erneut angefahren wird bzw. bevor die

Plastifizierschnecken (1 ) erneut in Rotation versetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Plastifizierschnecken (1 ) vor dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung aus ihrer Ruheposition (R) heraus nach vorne verfahren werden, insbesondere in eine vordere Nullpunktposition (0), wie sie beim Starten des Plastifizierens vorliegt, und dass mit dem Anfahren der Plastifiziereinrichtung abgewartet wird, bis in der Einzugszone (E) der Plastifizierschnecken (1 ) eine vorgebbare Mindesttemperatur erreicht worden ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich die Plastifizierschnecken (1 ) in ihrer Ruheposition (R) in einem kühlbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders (2) befinden und dieser Abschnitt des

Plastifizierzylinders (2) zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest während der Stillstandszeiten, mittels einer Kühleinrichtung (9) gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Plastifiziereinrichtung eine dreh- und linearantreibbare Schubschnecke (1 ) als Plastifizierschnecke aufweist und dass die Schubschnecke (1 ) in jedem

Spritzgießzyklus im Anschluss an die Einspritz- und Nachdruckphase in ihre Ruheposition (R) verfahren wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Plastifiziereinrichtung eine dreh- und linearantreibbare Schubschnecke (1 ) als Plastifizierschnecke aufweist, dass die Schubschnecke (1 ) in ihre Ruheposition (R) verfahren wird, und dass die Temperatur des Plastifizierzylinders (2) in einem vorgebbaren Abschnitt des Plastifizierzylinders (2) gegenüber der Temperatur im Betriebszustand abgesenkt wird, wenn der Spritzgießzyklus unterbrochen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Plastifiziereinrichtung eine oder mehrere Extruderschnecken aufweist, die im Betriebszustand axial nicht verfahren werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei der Plastifiziereinrichtung um eine Schneckenvorplastifiziereinrichtung einer Spritzgießmaschine handelt, der eine Einspritzeinrichtung nachgeschaltet ist.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur in der Stillstandszeit soweit abgesenkt wird, dass das

Kunststoffmaterial während der Stillstandszeit nicht beschädigt bzw. nicht abgebaut wird, wobei die Temperatur in der Stillstandszeit vorzugsweise soweit abgesenkt wird, dass das Kunststoffmaterial in einem teigartigen Zustand gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur soweit abgesenkt wird, dass die Temperatur im Kunststoffmaterial geringfügig oberhalb der Glasübergangstemperatur

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei der Kunststoff verarbeitenden Maschine um eine Spritzgießmaschine handelt und dass beim normalen Produktionsbetrieb der Spritzgießmaschine in jedem Spritzgießzyklus eine Stillstandszeit vorgesehen ist, wobei die

Stillstandszeit vorzugsweise zwischen dem Ende der Einspritzphase und dem erneuten Start des Aufdosierens liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Stillstandszeit soweit abgesenkt wird, dass das

Kunststoffmaterial während der Stillstandszeit nicht beschädigt bzw. nicht abgebaut wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur in der Stillstandszeit soweit abgesenkt wird, dass das

Kunststoffmaterial in einem teigartigen Zustand gehalten wird, wobei die Temperatur vorzugsweise soweit abgesenkt wird, dass die Temperatur im Kunststoffmaterial geringfügig oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur im Bereich der Meteringzone (M) und gegebenenfalls zusätzlich im Bereich der Kompressionszone (K) abgesenkt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Temperatur vor dem erneuten Aufdosieren auf die Temperatur im

Betriebszustand angehoben wird.

18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Absenken und Anheben der Temperatur automatisch mittels der

Steuerungseinrichtung der Spritzgießmaschine erfolgt.

19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Stillstandszeiten der Plastifiziereinrichtung keine Drehbewegung der

Plastifizierschnecke(n) (1 ) erfolgt.