DE19548524C2

DE19548524C2 - Screw for processing plastics

Info

Publication number: DE19548524C2
Application number: DE19548524A
Authority: DE
Inventors: Markus Bauer; Peter Karlinger; Erwin Dr Buerkle
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: WO1997023335A1; DE19548524A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnecke zur Verarbeitung von Kunststoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a screw for processing Plastics according to the preamble of claim 1.

Derartige Schnecken werden insbesondere für Spritzeinheiten von Spritzgießmaschinen verwendet und dienen dazu, granu latartiges Kunststoffmaterial zu fördern, zu verdichten, zu durchmischen und zu plastifizieren bzw. aufzuschmelzen. Die ein- oder mehrgängige Schnecke dreht dazu in einem Schnec kenzylinder, dessen Innenwandung einen relativ geringen Ab stand von den Schneckenstegen aufweist, so daß das zu bear beitende Material durch die Schneckengänge transportiert und dabei durch Scher- und Reibungskräfte verformt und auf geheizt wird. Zur Ünterstützung dieses Vorgangs kann der Schneckenzylinder von außen zusätzlich beheizbar sein.Such screws are particularly useful for injection units used by injection molding machines and serve to granu to promote, to condense, to expand mix and plasticize or melt. The single- or multi-turn worm turns in one Schnec kenzylinder, the inner wall of which is relatively low stood by the snail ridges, so that to bear processing material is transported through the screw flights and deformed and sheared by shear and friction forces is heated. To support this process, the The screw barrel can also be heated from the outside.

Eine Schnecke der eingangs genannten Art ist aus der DE 36 30 208 A1 bekannt. Diese Schnecke weist nach einem eingän gigen Anfangsbereich einen zweigängigen Abschnitt auf, in dem ein Sperrsteg mit zum Schneckensteg unterschiedlicher Stei gung zwischen den eigentlichen Schneckensteg eingebracht ist. Dieser Sperrsteg hat eine geringere Höhe als der Schneckensteg und bildet somit einen Überlauf für geschmol zenes Material. Der Überlauf ist relativ klein ausgestal tet, um nur Schmelze von einem Gang in den anderen überlau fen zu lassen. Aufgrund dessen arbeitet die Schnecke sehr betriebspunktabhängig, und sie kann eine gute Durchmischung nicht gewährleisten, so daß in der Regel zusätzliche Misch elemente an der Schneckenspitze vorgesehen werden müssen, was eine unerwünschte Verlängerung der Schnecke mit sich bringt.A snail of the type mentioned is from DE 36 30 208 A1 known. This snail points to one beginning area, a two-course section in which a barrier with a step different from that of the snail introduced between the actual screw flight is. This barrier has a lower height than that Snail bridge and thus forms an overflow for melted zenes material. The overflow is relatively small to just melt from one course to the other to let. Because of this, the snail works a lot Depending on the operating point, and they can mix well not guarantee, so that usually additional mixing elements must be provided at the screw tip, which is an undesirable extension of the snail brings.

Die US 4405239 zeigt eine mehrgängige Schnecke aneinan dergrenzender Schneckengängen, die derart gegenläufige Tie fen aufweisen, daß das Material zu einem Überlauf gezwungen wird, wodurch der Energieinhalt erhöht werden soll. Aller dings wird die Schmelze in den Gängen nicht ausreichend durchmischt, und die Scherzone (Überlauf) muß immer zwei gängig ausgeführt werden. Wegen der komplizierten Schnec kengeometrie ist die Herstellung dieser Schnecke sehr auf wendig.The US 4405239 shows a multi-start screw together the bordering worm gear, the opposing tie fen exhibit that the material is forced to overflow is what the energy content should be increased. Everything However, the melt in the aisles is not sufficient mixed, and the shear zone (overflow) must always be two run commonly. Because of the complicated Schnec The geometry of this screw is very dependent on the geometry agile.

Gemäß der DE 31 32 429 C3 soll eine gute Vermischung des Ma terials in einem Schneckengang durch den Einsatz von Stif ten erreicht werden. Zusätzlich sind gangtiefe Nuten in die Stege eingebracht, die die Mischwirkung noch erhöhen sol len. Zwar wird dadurch eine relativ gute Mischwirkung er reicht, die Energieeinbringung durch die Schnecke, und da mit die Aufschmelzung, ist jedoch unzureichend.According to DE 31 32 429 C3, good mixing of the Ma terials in a worm gear through the use of pin ten can be achieved. In addition, deep grooves are in the Ridges introduced, which should increase the mixing effect len. This will make it a relatively good mixing effect enough, the energy input by the screw, and there with the melting, however, is insufficient.

Aus der DE-AS 22 56 902 ist die Möglichkeit bekannt, bei einer Schnecke nach der oben genannten DE-AS 18 16 440 die als Stege ausgebildeten Barriereelemente mit Nuten zu versehen.From DE-AS 22 56 902 the possibility is known at one Snail according to the above DE-AS 18 16 440 which as To provide webs formed barrier elements with grooves.

Ein- bzw. mehrgängige Schnecken entsprechen dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2 sind aus der DE-AS 18 16 440 und der AT 358 814 bekannt.Single or multi-flight snails correspond to the generic term of Claims 1 and 2 are known from DE-AS 18 16 440 and AT 358 814.

Bei mehrgängigen Schnecken ist in zumindest einem Schneckgang ein stegförmiges Barriereelement angeordnet, dem jeweils ein Überlaufbereich zugeordnet ist, um die Scherwirkung auf das zu bearbeitende Material zu erhöhen.With multi-flight snails there is at least one snail gear arranged a web-shaped barrier element, each one Overflow area is assigned to the shear effect on the to increase machining material.

Zwar wird durch den Überlaufbereich die Durchmischung des För derguts erreicht, aber nach wie vor besteht Nachfrage nach wei ter verbesserten Schnecken, die eine noch effektivere Durchmi schung des Fördergutes gewährleisten. The mixing of the conveyer is indeed through the overflow area derguts reached, but there is still demand for white ter improved snails, which an even more effective diam guarantee the conveyed goods.

Schließlich beschreibt die DE-OS 21 01 056 Vorrichtung zur Her stellung von glasfaserverstärkten Kunststoffen mit einer Schnecke mit stiftförmigen Ablenkorganen bzw. mit stegförmigen Ablenkorganen, die Nuten aufweisen. Bei dieser Schnecke sind den einzelnen Ablenkorganen keine Überlaufbereiche zugeordnet, und die Ablenkorgane sollen einerseits die Durchmischung des Materi als unterstützen, andererseits aber eine Scherbeanspruchung des Materials vermeiden.Finally, DE-OS 21 01 056 describes a device for manufacturing position of glass fiber reinforced plastics with a Snail with pin-shaped deflection elements or with bar-shaped ones Deflectors that have grooves. With this snail are the no overflow areas assigned to individual deflection elements, and on the one hand, the deflection elements are intended to mix the material as support, but on the other hand a shear stress of the Avoid materials.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schnecke für die Kunststoffverarbeitung dahingehend zu ver bessern, daß bei hohem Durchsatz bzw. hoher Ausstoßleistung materialschonende Aufschmelzung und eine gute mechanische und thermische Durchmischung erzielt werden.The invention is therefore based on the object Ver. Screw for plastics processing to ver improve that with high throughput or high output material-friendly melting and good mechanical and thermal mixing can be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schnecke mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei die Un teransprüche besondere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung betreffen.According to the invention, the task is performed by a snail with the Features of claim 1 solved, the Un Special advantageous embodiments of the Erfin concern.

Die erfindungsgemäß in die Schneckengänge eingebrachten Barriereelemente bewirken einerseits ein Aufstauen des Ma terials, andererseits eine Aufteilung bzw. ein Fließen des Materialstroms über die Überlaufbereiche. Dies führt zu ei ner schonenden Energieeinbringung und bewirkt eine zusätz liche Durchmischung des Materials im Schneckengang bzw. , bei mehrgängigen Schnecken, in den Schneckengängen. Zugleich ergibt sich der Vorteil einer besseren Farbpig mentverteilung.The introduced into the screw flights according to the invention On the one hand, barrier elements cause the Ma to build up terials, on the other hand a division or a flow of Material flow over the overflow areas. This leads to egg gentle energy input and causes an additional mixing of the material in the worm gear or, with multi-flight snails, in the screw flights. At the same time, there is the advantage of a better color pig ment distribution.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefüg ten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are based on the attached ten drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Schnecke, Fig. 1 is a schematic side view of a screw,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Endes einer Schnecke mit Barrierenelementen in Form von Stiften und Fig. 2 is an enlarged view of one end of a screw with barrier elements in the form of pins and

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Endes einer Schnecke mit Barrierenelementen in Form von Stegen. Fig. 3 is an enlarged view of one end of a screw with barrier elements in the form of webs.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Schnecke 1 drei Zonen, nämlich eine Einzugszone A, eine Umwandlungszone B und eine Ausstoßzone C. In diesem Beispiel ist die Schnecke zweigängig, sie kann aber auch eingängig ausgestaltet sein. Auf dem Schneckenkern 2 sind wendelartig Schnecken stege 10, 20 gebildet, die Schneckengänge 15, 25 begrenzen. Ausgehend von der Einzugszone A sind im zweiten Drittel der Umwandlungszone B und in einem Bereich der Ausstoßzone C Barriereelemente 30 in einem Schneckengang angeordnet.Referring to FIG. 1, a screw 1 comprises three zones, namely a feed zone A, a conversion zone B and a discharge zone C. In this example, the screw is double-threaded, but it can also be designed catchy. On the screw core 2 , helical webs 10 , 20 are formed, which delimit screw flights 15 , 25 . Starting from the feed zone A, barrier elements 30 are arranged in a worm thread in the second third of the conversion zone B and in a region of the discharge zone C.

Wie Fig. 2 zeigt, können die Barriereelemente 30 als radial über den Schneckenkern vorstehende Stifte 31 in jeweils zwei Reihen ausgebildet sein, wobei Stiftdurchmesser und Stiftabstand frei wählbar sind und den Verarbeitungsbedin gungen angepaßt werden können. Vorzugsweise haben die Stifte 31 die gleiche Höhe wie die Schneckenstege 10 bzw. 20, sie können aber auch niedriger ausgebildet werden. As shown in FIG. 2, the barrier elements 30 can be designed as pins 31 projecting radially above the screw core, each in two rows, the pin diameter and pin spacing being freely selectable and the processing conditions being able to be adapted. The pins 31 preferably have the same height as the screw webs 10 or 20 , but they can also be made lower.

Auf der aktiven Seite (der Einzugszone zugeordnet) ist der Schneckensteg 10 als Überlaufbereich 50 ausgebildet, in dem die Höhe des Schneckenstegs vermindert ist. Dieser Über laufbereich beginnt nach einem vorhergehenden Barrierenele ment und endet kurz vor oder kurz nach einem darauf folgen den Barriereelement oder im Bereich zwischen zwei Barriere elementen. Zur besseren Durchmischung kann dieser von dem Überlaufbereich gebildete Scherspalt auch teilweise durch brochen sein, beispielsweise durch gangtiefe Nuten (nicht dargestellt). Desweiteren kann die Höhe des Scherspaltes konstant sein oder zur Schneckenspitze hin abnehmen. Die Abstände zwischen den Barriereelementen sind in Fig. 2 kon stant, können aber grundsätzlich frei gewählt werden, und die Zonen können nach Bedarf wiederholt werden.On the active side (assigned to the feed zone), the screw flight 10 is designed as an overflow area 50 in which the height of the screw flight is reduced. This overflow area begins after a previous barrier element and ends shortly before or shortly after a subsequent barrier element or in the area between two barrier elements. For better mixing, this shear gap formed by the overflow area can also be partially broken, for example by deep grooves (not shown). Furthermore, the height of the shear gap can be constant or decrease towards the screw tip. The distances between the barrier elements are constant in FIG. 2, but can in principle be chosen freely, and the zones can be repeated as required.

Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Barrierenelemente in Form von Stegen 40 ausgebildet sind. Die Stege 40 verlaufen quer zur Laufrichtung des Schneckenganges 25 und sind vorzugsweise niedriger als der Schneckensteg ausgebildet. Rechts und links jeden Stegs sind Durchbrechungen in From von gangtiefen Nuten 41 vorge sehen, die eine bessere Durchmischung schaffen. Zusätzlich können die einzelnen Stege auch durch weitere Nuten geteilt sein (nicht dargestellt). Fig. 2 shows an alternative embodiment in which the barrier elements are in the form of ridges 40. The webs 40 run transversely to the running direction of the screw flight 25 and are preferably designed to be lower than the screw flight. On the right and left of each web there are perforations in From of deep grooves 41 , which create better mixing. In addition, the individual webs can also be divided by further grooves (not shown).

In beiden Ausführungsformen verengen die Barriereelemente den jeweiligen Schneckengang, lassen aber einen begrenzten Materialdurchtritt unter Scherwirkung zu. Gleichzeitig wird das Material von den Barriereelementen gestaut und teil weise über den zugeordneten Überlaufbereich in den (hin sichtlich der Einzugszone) vor dem betreffenden Barrieren element liegenden Bereich gezwängt. Vorzugsweise ist je weils nur an einer Seite des Barriereelements, nämlich an den zur Einzugsseite gelegenen Schneckensteg, ein Überlauf bereich vorgesehen, so daß das Material gegen die eigentli che Förderrichtung der Schnecke gezwängt wird. Die Dimen sionierung der Barriereelemente bzw. des Scherspaltes sind vorzugsweise so gewählt, daß nur plastifiziertes Material bzw. Schmelze durch den Scherspalt gezwängt wird.In both embodiments, the barrier elements narrow the respective worm gear, but leave a limited Material penetration under shear. At the same time the material from the barrier elements jammed and part via the assigned overflow area in the ( the catchment area) in front of the relevant barrier element lying area. It is preferred because only on one side of the barrier element, namely the snail web on the intake side, an overflow area provided so that the material against the actual che conveying direction of the screw is forced. The dimensions ionization of the barrier elements or the shear gap preferably chosen so that only plasticized material or melt is forced through the shear gap.

Auf diese Weise ergibt sich einerseits eine gute Durchmi schung, andererseits erfolgt ein hoher Energieeintrag. Da die Barrierenelemente einfach anzubringen sind, kann die Schnecke relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden.In this way, good mixing results on the one hand on the other hand, there is a high energy input. There the barrier elements are easy to attach, the Snail relatively easy and inexpensive getting produced.

Claims

1. Screw for processing plastics, in particular for the injection unit of an injection molding machine, where the screw ( 1 ) is of one or more threads and at least one screw web ( 10 ) has at least one overflow area ( 50 ), the adjacent one in the downstream worm gear (25) barrier elements (30) are associated, characterized in that the barrier elements are radially beyond the screw core (2) vorste rising pins (30).

2. Screw according to claim 1, characterized in that each overflow area ( 50 ) is interrupted several times or has grooves.

3. Screw according to claim 1 or 2, characterized in that the screw ( 1 ) has a feed zone (A), a conversion zone (B) and an ejection zone (C), the pins ( 30 ) starting from the one tensile zone, approximately from the middle of the conversion zone.

4. Screw according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pins ( 30 ) are arranged transversely to the screw entrance.

5. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the screw in the region of the pins ( 30 ) is double-start.

6. Screw according to one of the preceding claims, characterized in that the screw is catchy in the area after the pins ( 30 ).

7. Screw according to claim 1, characterized in that the pins ( 31 ) are arranged in two or more rows one behind the other.

8. Snail according to claim 7, characterized in that the pins ( 31 ) are arranged offset from one another in adjacent rows hen.