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Dokumentenidentifikation DE4238277A1 19.05.1994
Titel Thermoplastische Mehrzonenschnecke
Anmelder Dura Tufting GmbH, 36043 Fulda, DE
Erfinder Schäfer, Manfred, 35641 Schöffengrund, DE
Vertreter Fuchs, J., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. B.Com.; Luderschmidt, W., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat.; Mehler, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Weiß, C., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anwälte, 65189 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 13.11.1992
DE-Aktenzeichen 4238277
Offenlegungstag 19.05.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1994
IPC-Hauptklasse B29C 45/47
IPC additional class // (B29K 69:00,23:00,27:06)  
Zusammenfassung Eingeführt sind Dreizonenschnecken, die jedoch vor allem für das Hinterspritzen von Dekormaterialien keine ausreichende Thermostatisierung der Schmelze gestatten. Häufig werden empfindliche Fasern eines Dekors angeliert oder aufgeschmolzen.
Die neue thermoplastische Mehrzonenschnecke soll das Hinterspritzen empfindlicher Dekore und die Aufbereitung empfindlicher Schmelzen unter höchstmöglicher Temperaturkontrolle gestatten. Das neue Schneckenkonzept soll außerdem die Verwendung einer Rückstromsperre überflüssig machen und das Recyclieren von Produktionsabfällen aus der Hinterspritztechnik unterstützen.
Bei der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mehrzonenschnecke schließt sich an die drei Zonen (80, 90, 100) der bekannten Dreizonenschnecke eine vierte sog. Metering-Mix-Zone (110) mit zunehmender Tiefe an. Außerdem ist eine Wendelspitze (70) vorteilhaft, die abschraubbar ist und deren zylindrischer (71) und spitz zulaufender (72) Teil bevorzugt beide Wendel (50) tragen.
Schmelzaufbereitung thermoplastischer Formmassen, vor allem für die Hinterspritztechnik und Plastifizieren und von Dekormaterial enthaltenden Recyclaten aus der Hinterspritztechnik.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Mehrzonenschnecke zum plastifizieren von thermoplastischen Formmassen für das Spritzgießen, insbesondere die Hinterspritztechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter einer "thermoplastischen" Schnecke versteht man ein Aggregat für die Verarbeitung thermoplastischer Formmassen. Eine Schnecke für die Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine besteht immer aus einem zylindrischen Kern, dem sogenannten Schneckengrund, an dessen Außenoberfläche Wendel bzw. sog. Schneckenstege spiralförmig umlaufen, und aus einem hohlzylindrischen Außenrohr, in dem das Kernrohr samt Schneckenstegen läuft. Bei Schneckenmaschinen wird das Material wie in einem Extruder plastifiziert und bei kurzen Verweilzeiten können große Mengen homogener Schmelze erhalten werden, so daß eine schonende Plastifizierung die Verarbeitung auch thermisch relativ empfindlicher Produkte zuläßt. Der Einsatz von Schneckenmaschinen hat dazu geführt, daß praktisch alle plastomeren Kunststoffe zur Herstellung von Formteilen nach dem Spritzgießverfahren verwendet werden können.

Zur Charakterisierung der Schnecke kann man beispielsweise deren Tiefe verwenden. Die Tiefe T der Schnecke ergibt sich aus der Differenz von Durchmesser der Schnecke D1 und des Schneckengrunds D2, wobei unter dem Schneckendurchmesser der Abstand vom höchsten zum tiefsten Punkt eines Schneckenstegs und unter dem Schneckengrunddurchmesser der Durchmesser des Kernrohrs verstanden werden kann.

T = D1-D2 (1)

Eine weitere häufig verwendete Kenngröße zur Unterscheidung verschiedener Schnecken oder auch verschiedener Zonen ist die Steigung S der Schnecke. Hierunter versteht man das Verhältnis von Schneckenhöhe H zu Schneckendurchmesser D1. Im Rahmen der Erfindung wird hierbei unter Schneckenhöhe H der Abstand vom Anfang eines Schneckenstegs bis zur Mitte eines benachbarten Schneckenstegs verstanden.

S = H/D1 (2)

Darüber hinaus ist eine weitere häufig benutzte Größe zur Beschreibung der Schneckeneigenschaften die sogenannte Profilbereichslänge L. Hierunter versteht man die Länge des profiltragenden Anteils des Kernrohrs, also die Länge des mit Stegen versehenen Schneckengrunds. Die Schneckenlängen L werden häufig im Verhältnis zu D1 angegeben und betragen bei den heutigen Schnecken im allgemeinen 15-20 D1, wobei die Durchmesser D1 in aller Regel zwischen 45 und 200 mm liegen. Weiterhin wichtig ist das Langtiefenverhältnis G bei der Beurteilung der Schneckenqualität. Standardmäßig hat sich heutzutage ein Gangtiefenverhältnis G = H/T von etwa zwischen 2 : 1 und 3 : 1 bewährt.

Bei allen Schnecken ist nun der zylindrische Schneckengrund bezüglich seines Durchmessers nicht einheitlich. Vielmehr haben sich in der Praxis des Spritzgießens thermoplastischer Formmassen sogenannte Dreizonenschnecken bewährt. Bei diesen kann man aufgrund der Ausgestaltung und Funktion über die gesamte Schneckenlänge im wesentlichen drei Abschnitte oder Zonen unterscheiden, nämlich Einzug, Kompression und Metering.

Die in Förderrichtung der Schnecke erste Zone ist die Einzugs- oder auch Feedzone. Sie weist die relativ größte Tiefe T aller Abschnitte der Schnecke auf und dient zum "Einziehen" der Formmasse, wozu sie beispielsweise mit einem Trichter verbunden ist. In der Feedzone steht zwischen Mantelrohr und Schneckengrund üblicherweise das größte Volumen zur Verfügung und der Durchmesser des Schneckengrunds D2 ist in dieser Zone im wesentlichen konstant. Da der Schneckengrund in der Einzugszone den geringsten Durchmesser D2 aller Zonen aufweist, ist die Schneckenarbeit in der Einzugszone bei bekannten Schnecken besonders groß, da viel Material in einem relativ großen Volumen bewegt werden muß.

Auf die Feedzone folgt die Kompressionszone, in der sich der Durchmesser D2 des Schneckengrunds kegelig erweitert. Die Verringerung des zwischen Mantelrohr und Schneckenkern zur Verfügung stehenden Volumens in der Kompressionszone hat im Betrieb der Schnecke eine Verdichtung, also eine Kompression des Materials, zur Folge, die möglichst ohne Lufteinschlüsse vonstatten gehen soll und die zur Erzeugung einer Schmelze von hoher Homogenität dient.

Als dritte Zone schließt sich an die Kompressionszone die sogenannte Metering- oder Austrittszone an. Der Schneckengrund hat in der Meteringzone einen konstanten Durchmesser D2, so daß im Verhältnis zu Einzug und Kompression die Meteringzone die geringste Tiefe T aufweist. Der Meteringzone kommen die Funktionen Materialtransport und -entspannung zu, d. h. Abbau der Kompression des Materials.

Gemäß dem Stand der Technik liegen die drei Zonen üblicherweise in einem ganz bestimmten Längenverhältnis relativ zueinander vor. Der Anteil des Einzugs beträgt etwa 50%, derjenige der Kompression etwa 35% und der Anteil der Meteringzone etwa 15% der profilierten Schneckengesamtlänge. Die Längenverhältnisse der Zonen können je nach Anwendung auch variieren. So ist es für die Verarbeitung bestimmter Polyblends bekannt, den Längenanteil des Einzugs auf 40% zu verkürzen, und dafür bei unverändertem Anteil der Meteringzone die Kompression mit einem Längenanteil von ca. 45% auszuführen. Diese Verlängerung der Kompression hat u. a. eine starke Beeinflussung des sich beim Spritzgießen einstellenden Drucks zur Folge.

Die Steigung S der Schnecke kann über den Verlauf ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet sein, liegt jedoch in der Regel bei bekannten Schnecken zwischen 0,7 und 1,2. Durch eine geeignete Wahl der Steigung kann man Einfluß auf das gesamte Förderergebnis der Schnecke nehmen, da eine größere Schneckensteigung die Plastifizierleistung einer Schnecke deutlich verbessert.

Obwohl nun mit bekannten thermoplastischen Schnecken schon recht gute Ergebnisse beim Spritzgießen erzielt werden können, so treten jedoch bei vorbeschriebenem Schneckendesign immer wieder Schwierigkeiten auf, wenn kompliziertere Formen, beispielsweise unter Verwendung eines umfangreichen Anguß- und Heißkanalsystems im Formwerkzeug spritzgegossen werden sollen, wenn besonders empfindliche Thermoplaste plastifiziert und verarbeitet werden sollen oder wenn empfindliche Dekormaterialien, Textilien, Stoffe, Folien, etc. hinterspritzt werden sollen.

Bei der Verarbeitung relativ niedrigviskoser Produkte und beim Vorliegen besonders langer Fließwege im Formwerkzeug kann es bei den Standarddreizonenschnecken beim Einspritzvorgang leicht zum Rückströmen der Schmelze in die Schneckengänge kommen, was zu einer Minderung der Qualität oder zum Unbrauchbarwerden des Formteils und zu einer negativen Beeinträchtigung der Spritzgießmaschine beispielsweise durch Verstopfen des Angußkanals führen kann. Insbesondere wenn das plastische Material einer starken Kompression unterworfen wird und gleichzeitig eine zu geringe Materialabnahme am Werkzeug erfolgte, entsteht an der Austrittsstelle des Materials aus der Schnecke ein Rückstau. Es ist nun zwar gelungen, dieses Problem durch den Einbau einer Rückstromsperre am vorderen Ende der Schnecke mehr oder weniger gut in den Griff zu bekommen, wobei die Rückstromsperre sich beim Plastifizieren nach vorne schiebt und die Schmelze durchläßt, während sie beim Einspritzen nach hinten gedrückt wird und so den Schneckenvorraum absperrt, aber die üblichen Rückstromsperren sind aufwendige Bauteile, welche die Plastifiziereinheit verkomplizieren, reparaturanfälliger machen und nicht unbedeutend verteuern.

Des weiteren mangelt es den bekannten Dreizonenschnecken an einer für die Verarbeitung bezüglich der Verarbeitungstemperatur heikler Substanzen hinreichenden Thermostatisierbarkeit entlang der Schnecke. Schnecken sind mittels üblicherweise am Außenrohr angebrachter Heizelemente thermostatisierbar. Zu Beginn eines Gusses oder Schusses wird die gesamte Schnecke in der Regel einmal auf die erwünschte Schmelztemperatur des zu verarbeitenden Kunststoffmaterials gebracht, aber dann ist im wesentlichen keine Zusatzheizung mehr erforderlich, weil die Temperatur durch die sogenannte "Schneckenarbeit" aufrechterhalten wird. Die Eigenarbeit der Schnecke (Reibung, Scherrotation, Eigenrotation) liefert ca. 70% der benötigten Wärme. Ein Nachteil dieser entstehenden Wärme ist allerdings, daß es sich um unkontrollierbare Wärme handelt. Dies macht sich u. a. ganz besonders negativ beim Hinterspritzen empfindlicher Dekormaterialien bemerkbar. Liegt die erreichbare Temperaturkonstanz des thermoplastischen Kunststoffmaterials bei der Verarbeitung empfindlicher Materialien, also sowohl empfindlicher Dekormaterialien als auch empfindlicher Formmassen, außerhalb eines relativ engen Toleranzintervalls von ca. ± 1°C Abweichung von einem vorbestimmten Sollwert, so hat dies zur Folge, daß bei zu hohen Temperaturen die Fasern des im Spritzwerkzeug zu hinterspritzenden Stoffes angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden oder daß bei zu niedrigen Temperaturen eine unzureichend fließfähige also zu hochviskose Masse eingespritzt wird. In beiden Fällen ist das hergestellte hinterspritzte Formteil Ausschuß. Sind bei zu hoher Einspritztemperatur die Fasern erst einmal angeliert, kann das gesamte Material bei Beanspruchung brechen oder reißen. Ist die Temperatur der Formmasse zu niedrig gewesen, werden die Kavitäten im Werkzeug nicht genügend aufgefüllt und nur niedrig belastbare Schwachstellen im Formteil sind vorprogrammiert.

Angesichts der geschilderten Probleme ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, das bekannte Schneckendesign thermoplastischer Mehrzonenschnecken für Spritzgießmaschinen dahingehend zu verbessern, daß erstens empfindliche Dekormaterialien hinterspritzt und empfindliche thermoplastische Formmassen unter weitestgehender Kontrolle und Beherrschbarkeit der durch die Eigenarbeit der Schnecke entstehenden Wärme verarbeitet werden können und zweitens niedrigviskose Formmassen einsetzbar werden und komplizierte Formteile, die relativ aufwendige Anguß- und Heißkanalsysteme erforderlich machen, erfolgreich im Spritzguß herstellbar sind. Darüber hinaus soll die Erfindung die bekannte thermoplastische Dreischneckenzone so fortbilden, daß deren Einsatz auch beim Recyclieren von hinterspritzten Dekormaterialien oder von Produktionsabfällen davon vorteilhaft möglich ist.

Die vorstehend genannten Aufgaben sowie weitere nicht näher erwähnte Probleme werden gelöst durch eine thermoplastische Mehrzonenschnecke der eingangs erwähnten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1. In den hiervon abhängigen Patentansprüchen werden vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schneckendesigns unter Schutz gestellt. Der Patentanspruch 25 betrifft die vorteilhafte Verwendung einer Mehrzonenschnecke im erfindungsgemäßen Design beim Recyclieren von hinterspritzten Dekormaterialien oder von Formteilen aus besonders empfindlichen Formmassen.

Nach dem neuen erfindungsgemäßen Schneckenkonzept hergestellte Mehrzonenschnecken gestatten es auf einzigartige Weise, besonders empfindliche und dabei hochwertigste Schmelzen unter exakter Gewährleistung einer vorbestimmten Schmelztemperatur aufzubereiten.

Besonders bei Kunststoffen mit verarbeitungstechnisch höherem Schwierigkeitsgrad, wie etwa bei Polycarbonaten, Polyethylen, Polyvinylchlorid, diversen Polyblends sowie mineral- und fasergefüllten Thermoplasten gelingt es, schädliche Temperaturschwankungen zu vermeiden. Insbesondere gelingt dies dadurch, daß sich an die von den Dreizonenschnecken bekannten Zonen, also direkt an die Metering-Zone, eine vierte Zone mit sich kegelig verjüngendem Schneckengrund und daraus sich ergebend zunehmender Tiefe als Metering-Mix-Zone anschließt. Dadurch wird zwischen Metering-Zone und der gemäß dem Stand der Technik sich an die Metering-Zone unmittelbar anschließenden Schneckenspitze ein relativ großes zusätzliches Volumen als Homogenisierungsraum zur Verfügung gestellt, so daß es einerseits zu einer besseren Entspannung der Schmelze kommt und andererseits bei unzureichender Materialabnahme an der Spritze der Schnecke ein Reservoir vorhanden ist, das die Reaktion der gesamten Schnecke auf einen Staudruck wesentlich verbessert. Hinzu kommt, daß - wie umfangreiche Versuche ergeben haben - bei einer Mehrzonenschnecke entsprechend der Erfindung eine gute Kommunikation zwischen Schnecke und Werkzeug stattfindet, so daß besonders bei Mehrfachwerkzeugen mit zum Teil sehr kompliziertem Heißkanalsystem ein Rückströmen der Schmelze aus dem Formhohlraum in den Schneckenvorraum weitestgehend auch ohne Rückstromsperre vermieden werden kann.

In einer äußerst zweckmäßigen Gestaltung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mehrzonenschnecke schließt sich in Förderrichtung an die vierte oder Metering-Mix-Zone eine fünfte Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als Metering-II-Zone an. Wie der gewählte Name schon andeutet, hat die fünfte Zone im wesentlichen dieselbe Aufgabe wie die bekannte Metering-Zone nämlich die Homogenisierung der entspannten Schmelze, dabei besonders die innige Durchmischung der Schmelzbestandteile und in gewissem Maße auch die erneute Kompression des geschmolzenen Materials zur Vorbereitung auf den eigentlichen Einspritzvorgang. Um diesem Aufgabenprofil gerecht zu werden ist es bevorzugt, daß die Metering-II-Zone eine Tiefe aufweist, die der Tiefe der Metering-Zone entspricht.

Wie bereits ausgeführt, schließt sich an die Metering-Zone bei den thermoplastischen Schnecken gemäß dem Stand der Technik die Schneckenspitze an. In bevorzugter Ausführungsform folgt bei einer Mehrzonenschnecke gemäß der Erfindung nun nicht auf die Metering-Zone, sondern auf die Metering-Mix-Zone oder, sofern vorhanden, auf die Metering-II-Zone eine Schneckenspitze, die in Förderrichtung zunächst einen im wesentlichen zylindrischen Teil und sich daran anschließend einen konisch zu laufenden Teil aufweist, der die Spitze formt. Durch diese Konstruktion wird im wesentlichen eine Anpassung des Fließquerschnitts an das Spritzvolumen und den Angußquerschnitt erreicht, da im allgemeinen das Werkzeug über einen Angußkanal mit der Schneckenspitze oder Düse verbunden ist.

Erfindungsgemäß kann es nun besonders vorteilhaft sein, wenn zumindest der im wesentlichen zylindrische Teil der Schneckenspitze mit Wendeln oder Schneckenstegen versehen ist. Dies bedeutet, daß die fünfte bzw. Metering-II-Zone sozusagen vom Schneckenrohr auf die Schneckenspitze verlegt wird. Auch diese Einbeziehung der Schneckenspitze als sogenannte Wendelspitze ermöglicht unter anderem bei ansonsten gleicher Länge des Schneckenrohres wie beim Stand der Technik die Schaffung einer Fünfzonenschnecke.

Für den Fall der Fünfzonenschnecke mit integrierter Wendelspitze ist es dann wiederum von Vorteil, daß der zylindrische Teil der Schneckenspitze im wesentlichen dieselbe Tiefe aufweist wie die Metering-Mix-Zone, so daß der erste zylindrische Abschnitt der Wendelspitze genau dieselben Funktionen wahrnehmen kann, wie oben bei der Metering-II-Zone beschrieben. Insbesondere wird bei gleicher Tiefe der Metering-II-Zone wie bei der Metering-Zone zusätzlich durch die Verdichtung bzw. Kompression im Vergleich zur vorhergehenden Metering-Mix-Zone eingeschlossene Luft zurückbewegt und dabei eine von Lufteinschlüssen äußerst freie Schmelze zur Verfügung gestellt.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist nicht nur der zylindrische Teil der Schneckenspitze mit Wendeln versehen, vielmehr trägt auch der konisch zulaufende Teil der Schneckenspitze Wendel. Bei den Wendeln der Schneckenspitze, insbesondere des kegelig spitz zulaufenden Teils handelt es sich um ein Spezialprofil, dessen Beschaffenheit im folgenden beschrieben wird. Das Spezialprofil ist über den kompletten Bereich mit sog. Wendeln versehen. Dieser Bereich ist vom größten Durchmesser bis in die Spitze konisch. Die Steigung ist bei Beginn des konischen Bereichs 0,7 D und verjüngt sich bis in den Spitzenbereich auf 0,1 D.

Auf der aktiven Seite (in Förderrichtung) wird das Wendel bevorzugt mit einem Radius R von ca. 10 mm versehen. Der zylindrische Teil der Spezial-Schneckenspitze ist in günstigster Ausgestaltung mit ca. 3 Stegen ausgerüstet. Diese Stege haben im allgemeinen eine kleinere Steigung als die der Standardzonen. Die Steigung soll bevorzugt bei 80%, also 0,8 D, liegen.

Um die Parameter der fünften Zone schnell und einfach an bestimmte Spritzgießprobleme anpassen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Schnecken- oder Wendelspitze am vorderen Ende der Schnecke auswechselbar, beispielsweise abschraubbar, ausgeführt ist.

Von Bedeutung für die Einhaltung der exakten Schmelztemperatur und die Vermeidung unerwünschter Friktionen kann auch die Geometrie der Schneckenspitze sein. Es ist sehr vorteilhaft, wenn die mit Spezialprofil versehene Wendelspitze an ihrer Spitze einen Winkel von zwischen 16° und 20°, bevorzugt zwischen 17° und 19° und ganz besonders bevorzugt 18° aufweist. Bei Abweichungen von dieser Wendelspitzengeometrie kann es unter anderem dazu kommen, daß folgende Probleme auftreten:

Falls der Winkel größer als 18° ist, kann dies zur Verschlechterung der Schmelzhomogenität führen. Der Mischeffekt wird nachteilig beeinflußt, und die Schmelzqualität wird somit besonders bei hochwertigen Kunststoffen deutlich inhomogener. Ist der Winkel aber kleiner als 18°, so kann dies zur Folge haben, daß die Schmelze zu heiß wird. Man hat dann keine Kontrolle über die Homogenität der Schmelze, und es können Verbrennungen des Materials auftreten.

Die erwähnten Eigenschaften verlaufen im zulässigen Bereich zwischen 16° und 20° nicht linear, so daß Abweichungen von einem optimalen 18°-Winkel nach oben zu größeren Winkeln deutlich schlechter als Abweichungen nach unten zu kleineren Winkeln hin tolerierbar sind. Insgesamt hat sich also herausgestellt, daß ein Winkel von 18° bei weitem die besten Ergebnisse liefert.

Neben dem eigentlichen Schneckenrohr bzw. -kern kann auch der Spitzenbereich des Außenrohrs vorteilhaft zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems beitragen. Der sog. Zylinderkopf weist in ganz besonders bevorzugter Ausführungsform an seiner Innenwand einen zur Wendelspitze identischen Winkel auf, also auch in bevorzugter Ausgestaltung einen 18°-Winkel. So kann eine eventuell durch unterschiedliche Winkelstellung von Außenzylinder und Wendelspitze hervorgerufene Leckströmung der Schmelze dauerhaft vermieden werden.

Des weiteren ist es bevorzugt, wenn der zwischen Schneckenspitze und Zylinderkopf vorgesehene axiale Spalt auf die Art des zu verarbeitenden Thermoplasten abgestimmt ist. Hierunter ist zu verstehen, daß bei sehr leicht fließenden Kunststoffen, zum Beispiel Polyethylen, der axiale Spalt bevorzugt auf ca. 1,2 bis 1,5 mm eingestellt wird, während bei Thermoplasten mit mittlerem Fließverhalten ein Spaltmaß von 1,5 bis ca. 2 mm vorteilhaft ist. Hingegen ist bei Thermoplasten mit schwierigen bzw. schlechten Fließeigenschaften ein Spaltmaß von ca. 2 bis 3 mm günstig. Vorteilhaft ist, wie bereits angedeutet, das Spaltmaß veränderbar, beispielsweise mittels am Schneckenschaft entsprechend einstellbarer Scheiben. Der radiale Spalt besonders im Schneckenspitzenbereich ist in bevorzugter Ausführungsform von konstanter Breite.

Darüber hinaus ist es des weiteren vorteilhaft, den Zylinderkopf mit einer speziellen Panzerung zu versehen. Hierfür erscheinen aufgrund langwieriger Grundlagenversuche insbesondere Satellite geeignet.

Die großen Vorteile des erfindungsgemäßen Schneckenkonzepts ergeben sich nicht nur aus der prinzipiellen Zoneneinteilung, sondern auch aus der sorgfältigen Abstimmung der Zonenparameter aufeinander und der Zoneneigenschaften relativ zueinander.

So ist die Kompressionszone zweckmäßig kürzer als bei Standardschnecken. Ihr relativer Längenanteil beträgt zwischen 22,5 und 35 Prozent, bevorzugt zwischen 25 und 30 Prozent und ganz besonders bevorzugt 27,5 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug, Kompression, Metering und Metering-Mix. Ist die Kompression länger, dann ist die Plastifizierleistung der Schnecke zu stark eingeengt.

Unterschreitet die Kompressionszone einen Anteil von weniger als 22,5%, dann ist die Verdichtung der Schmelze zu hoch. Besonders bei hochempfindlichen und sensiblen Thermoplasten können Verfärbungen und Verbrennungen auftreten.

Weiterhin von Vorteil ist es, wenn der relative Längenanteil der dritten oder Metering-Zone zwischen 10% und kleiner als 15%, bevorzugt zwischen 13,5% und 14,5% und besonders bevorzugt 13,75%, der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug, Kompression, Metering und Metering-Mix ist. Daraus folgt, daß erfindungsgemäß auch die Metering-Zone kürzer ausgebildet ist als beim Stand der Technik. Insbesondere ergibt sich daraus der Vorteil, daß der kürzere Kanal die Plastifizierleistung der Schnecke verbessert. Ist der Anteil der Metering-Zone geringer als 10%, dann nimmt die Schnecke aus dem hinteren Bereich Luft auf. Die Schmelze ist mit Gasblasen angereichert. Besonders bei empfindlichen Thermoplasten wird dadurch die Schmelzqualität negativ beeinflußt. So kann es beispielsweise zur Schlierenbildung auf den Formteilen kommen. Werden andererseits 15% überschritten, dann kann eine unerwünschte Friktion auftreten, die Scherwirkung kann zu hoch sein, und die Schmelztemperatur ist nicht mehr exakt zu steuern.

Zweckmäßig ist bei der thermoplastischen Mehrzonenschnecke der Erfindung der relative Längenanteil der beim Stand der Technik überhaupt nicht anzutreffenden vierten oder Metering-Mix-Zone zwischen 10 und 20%, bevorzugt zwischen 14,5 und 18% und besonders bevorzugt 16,25% der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug, Kompression, Metering und Metering-Mix. Diese vierte Zone, nämlich die Metering-Mix-Zone, ist bei der erfindungsgemäßen Schneckenkonzeption auch als Negativ-Kompression zu bezeichnen. Die vierte Zone kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform exakt auf die fünfte zylindrische Zone der Wendelspitze abgestimmt sein. Beträgt der Längenanteil der vierten Zone mehr als 20% der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug, Kompression, Metering und Metering-Mix, dann kann es vorkommen, daß die vierte Zone im Betrieb nicht vollständig mit Schmelze gefüllt ist. Es können sich dann Ablagerungen von Pigmenten oder Additiven in diesem Bereich ausbilden. Darüber hinaus kann auch die Mischwirkung, besonders bei Farbzusätzen, verschlechtert werden. Beträgt der Längenanteil andererseits weniger als 10% der Gesamtlänge, dann ist in der Regel eine deutliche Verschlechterung der Schmelzequalität zu verzeichnen. Durch die Verkleinerung des für die Schmelze zur Verfügung stehenden Raumes können die Schmelztemperaturen bei Standardthermoplasten um 4 bis 8°C ansteigen. Auch fällt in diesen Fällen im allgemeinen die Schmelzehomogenität, besonders bei Zusatz von Farbstoffen, deutlich schlechter aus.

Die Gesamtlänge der ersten vier Zonen kann wie aus dem Stand der Technik bekannt, etwa 15 bis 20 D1 betragen, wobei allerdings auch längere Ausführungen möglich sind. Es ist vorteilhaft, Schnecken mit einer Gesamtlänge von 20 bis 25 D1 zu wählen.

Auch für die Länge der zusätzlichen Metering-II-Zone gibt es bevorzugte Richtwerte. Die Metering-II-Zone soll einen zusätzlichen Längenanteil von zwischen 5 und 15%, bevorzugt 10%, bezogen auf die Summe der Längen von Einzug, Kompression, Metering und Metering-Mix ausmachen. Hierbei ist ausdrücklich zu beachten, daß die Angabe der relativen Länge der Metering-II-Zone ebenfalls auf die Gesamtlänge der ersten vier Zonen bezogen wird, so daß beispielsweise bei Vorhandensein einer Metering-II-Zone eine Gesamtlänge der fünf Zonen von zwischen 105 und 115% resultiert.

Die Metering-II-Zone entfaltet also insbesondere im angegebenen Längenbereich ihre vorteilhaften Wirkungen, weil dann eine schonende Schmelzeaufbereitung mit genauesten, für den Bearbeitungsprozeß erforderlichen Temperaturen möglich ist. Zusätzlich hervorzuheben ist, daß gegenüber Standardschnecken bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Metering-II-Zone bei Farbzusätzen zur Schmelze eine Pigmenteinsparung von ca. 50% bei gleicher Pigmentausbeute erreicht werden kann.

Auch Steigung und Tiefe der jeweiligen Zone der erfindungsgemäßen Mehrzonenschnecke tragen wesentlich zu dem vorteilhaften Schmelzaufbereitungsverhalten bei. Im folgenden sind die Angaben über Steigung und Tiefe jeweils auf eine Schnecke mit D1 von 80 mm bezogen. Sobald sich der D1-Wert der Schnecke ändert, so können auch von den angegebenen Steigungen und Tiefen abweichende Werte bevorzugt sein. Dies ist jedoch dem Fachmann geläufig und wird von ihm beim Schneckendesign berücksichtigt werden.

Ein bevorzugtes Charakteristikum der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mehrzonenschnecken besteht beispielsweise darin, daß die Einzugszone weniger tief als bei Schnecken gemäß dem Stand der Technik sein kann. In vorteilhaften Ausführungsformen weist die Einzugs-Zone eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 7,0 bis 20,0, bevorzugt zwischen 7,5 und 15,0 und besonders bevorzugt von 8,2 auf. Liegen die Tiefe und/oder die Steigung der Einzugszone oberhalb oder unterhalb der jeweilig maximal zulässigen Grenzwerte der größten Bereiche, so resultiert daraus, daß eine hochwertige Schmelze nicht mehr aufbereitet werden kann.

In weiterhin vorteilhafter Ausführungsform weist die Kompressions-Zone eine Steigung im Bereich von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie eine sich in Förderrichtung verringernde Tiefe auf, die sich zwischen 9,1 und 5,9, bevorzugt zwischen 9,1 und 6,9 und besonders bevorzugt von 8,2 am Anfang der Kompression auf zwischen 8,5 und 5,0, bevorzugt auf zwischen 6,5 und 4,2 und besonders bevorzugt auf 4,2 am Ende der Kompression verringert.

Die Metering-Zone hat in vorteilhafter Ausführungsform eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 4,0 bis 6,5, bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders bevorzugt von 4,2. Die Einhaltung der angegebenen bevorzugten Bereiche trägt ganz besonders schon dazu bei, daß das Material entspannt, also dessen Kompression abgebaut wird.

In weiter bevorzugter Ausführungsform weist die Metering-Mix-Zone eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0 sowie eine in Förderrichtung zunehmende Tiefe auf, die zwischen 3,5 und 6,5, bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders bevorzugt von 4,2 am Anfang der Metering-Mix-Zone auf zwischen 5,2 und 10,1, bevorzugt auf zwischen 6,2 und 9,8 und besonders bevorzugt auf 9,7 am Ende der Metering-Mix-Zone zunimmt. Durch die spezielle Ausgestaltung der Steigung und Tiefe der Metering-Mix-Zone entsprechend den angegebenen Bereichen gelingt es, die Schmelze sehr schonend zu entspannen und zusätzlich behutsam zu homogenisieren. Des weiteren ist ein hervorragender Mischeffekt besonders bei empfindlichen Farbzusätzen zu erreichen. Werden die Grenzwerte der Bereiche bezüglich der Steigung über- oder unterschritten, kann es zum Auftreten von Verfärbungen der Schmelze kommen. Die Leistungsdaten, zum Beispiel die Plastifizierleistung (in Gramm pro Sekunde), wird verfälscht, und der gute Mischeffekt bei Farbzusätzen verschlechtert sich.

Wird der angegebene Tiefenbereich verlassen, dann kann sich bei Abweichung nach oben eine zu große thermische Belastung der Schmelze ergeben, und bei Abweichung nach unten vom erfindungsgemäßen Bereich kann sich die Schmelzequalität verschlechtern. Dies kann sich beispielsweise dadurch äußern, daß Inhomogenitäten auftreten, Farbzusätze sich entmischen, Verkrackungen oder Verfärbungen der Schmelze oder Schlierenbildungen auftreten.

Analog gibt es auch für die Metering-II-Zone Designrichtwerte, die nicht verlassen werden sollten, um den bevorzugt erwünschten Effekt der Erfindung nicht in Frage zu stellen. So ist es bevorzugt, daß die Metering-II-Zone eine Steigung von 0,5 bis 1,0, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,9, besonders bevorzugt eine Steigung von 0,8 sowie eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 5,0 bis 7,5, bevorzugt zwischen 5,0 und 6,5 und besonders bevorzugt von 5,2 aufweist.

Als Materialien für die Fertigung der erfindungsgemäßen Mehrzonenschnecke kommen alle Stoffe in Frage, die dem Fachmann aus der Herstellung von Schnecken für die Verarbeitung thermoplastischer Formmassen bekannt sind. Bevorzugt sind unter anderem Edelstähle, zum Beispiel 4122.

Das erfindungsgemäße Schneckendesign findet äußerst vorteilhaft Anwendung bei der Herstellung thermoplastischer Schnecken, die zum Plastifizieren von thermoplastischen Formmassen in einer Spritzgießanlage zum Hinterspritzen von Dekormaterialien, Textilien oder Stoffen dienen.

Immer deutlicher werden darüber hinaus die Forderungen des Marktes nach einem Recycling-Konzept für Granulate, die aus der Hinterspritztechnik stammen und deswegen teilweise sehr hohe Anteile von Dekormaterialien enthalten. Solcherlei Granulate sind auf Spritzgießmaschinen mit Standardschnecken bislang nicht ohne weiteres zu verarbeiten, da es zwangsläufig bei unzureichender Temperaturkonstanz je nach Aufbau und Herkunft der Dekormaterialien schon nach kurzer Zeit zum Verbrennen der Dekoranteile im Schnecken-Zylinderbereich kommt. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Mehrzonenschnecke zum Plastifizieren thermoplastischer Formmassen, denen aus dem Hinterspritzen von Dekormaterialien stammende Dekormaterialien oder Rückstände daraus enthaltende recyclierte Granulate in einem Anteil von zwischen 5 und 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu verarbeitenden Formmasse zugesetzt sind, hat sich nun herausgestellt, daß ein Verbrennen der Dekormaterialien vermieden werden kann. Insbesondere können bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schnecke die bekannten negativen Verarbeitungsmerkmale, wie z. B. schlechtes Einzugsverhalten, Unmöglichkeit der kontinuierlichen Produktfertigung sowie Verkleben oder Festbacken von Sperr- und Druckring der Rückstromsperre durch verbrannte oder angelierte Dekormaterialien vollständig eliminiert werden.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Mehrzonenschnecke unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer Ausführungsform detailliert erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Mehrzonenschnecke mit integrierter Wendelspitze;

Fig. 2 den Schnitt aus Fig. 1 unter Weglassen der Stege zur besseren Verdeutlichung der Zonenabfolge und von deren Aufbau; und

Fig. 3 die Einzelheit "X" aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Mehrzonenschnecke 10 handelt es sich um eine Fünfzonenschnecke mit integrierter Wendelspitze. Die Mehrzonenschnecke 10 weist ein hohlzylindrisches Außenrohr 20 mit einem Durchmesser D1 und ein im wesentlichen zylindrisches Kernrohr 30 mit einem geringeren Durchmesser auf, welches einen Schneckengrund 40 und an dessen Außenoberfläche angebracht und eng an der Innenwand des Außenrohrs 20 anliegende Schneckenstege 50 hat, die spiralförmig um den Schneckengrund 40 herumlaufen und in Förderrichtung F ansteigen.

Der Schneckengrund 40 samt seiner Stege oder Wendel 50 ist im Außenrohr 20 drehbar gelagert und kann mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung, die am Flansch oder an der Kupplung, beispielsweise im Wellenzapfen 60 des Kerndurchmessers 30 angreift, motorisch beispielsweise elektrisch oder hydraulisch angetrieben werden, wobei er im dargestellten Fall im Betrieb im Gegenuhrzeigersinn rotiert, um Material in Förderrichtung F zu bewegen.

An das vordere Ende des Außenrohrs 20 ist im vorliegenden Beispiel über einen Gewindeflansch bzw. eine Schraubverbindung eine austauschbare Spitze 70 befestigt.

Zwischen Außenrohr 20 und Schneckengrund 40 werden aufgrund des in Längsrichtung der Schnecke 10 unterschiedlichen, abschnittsweise konstanten oder sich ändernden, Durchmessers D2 des Schneckengrunds, entlang der Schnecke mehrere Zonen unterschiedlicher Tiefe T zur Verfügung gestellt, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, wo zur Verdeutlichung der Zonenabfolge die Stege und das Außenrohr weggelassen wurden und die Durchmesseränderungen unrealistisch übertrieben dargestellt sind.

Die Profilbereichslänge L der dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnecke beträgt beispielsweise 20*D1. In Förderrichtung erkennt man nun folgende nacheinander angeordnete Zonen mit unterschiedlicher Tiefe T:

Zunächst sieht man eine erste Zone 80 mit im wesentlichen konstantem Durchmesser D2 des Schneckengrunds 40. Diese Feed- oder Einzugszone 80 ist üblicherweise mit einem nicht gezeigten Materialaufgabegerät, beispielsweise einem Trichter, für die Zufuhr von Kunststoffgranulat bzw. Formmassenkomponenten in Verbindung. Die Länge der Feedzone 80 beträgt im gewählten Beispiel ca. 8,5*D1, was einem Anteil von ca. 42,5%, bezogen auf die gezeigte Profilbereichslänge L, entspricht.

An die Einzugszone 80 schließt sich in Förderrichtung eine zweite Zone mit kegelig sich erweiterndem Schneckengrund und abnehmender Tiefe als Kompressionszone 90 an. Die Länge der Kompressionszone 90 beträgt im gezeigten Beispiel ca. 5,5*D1, wobei dies einen Anteil von ca. 27,5%, bezogen auf die Länge L von 20*D1, ausmacht.

Im Anschluß an die Kompression 90 ist eine dritte Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als Metering-Zone 100 zu erkennen. Die Länge der Metering-Zone 100 beträgt ca. 2,75*D1 entsprechend einem Anteil an L von 13,75%.

Als vierte Zone folgt auf die Metering-Zone 100 eine Zone mit zunehmender Tiefe als Metering-Mix-Zone 110. Die Länge der Zone 110 beträgt im gewählten Beispiel ca. 3,25*D1 entsprechend einem Anteil von 16,25% von L.

An die Metering-Mix-Zone 100 ist eine Schneckenspitze 70 über einen Flansch oder ein Gewinde austauschbar angesetzt. Die Wendelspitze 70 weist in Förderrichtung zunächst einen im wesentlichen zylindrischen Teil 71 und sich daran anschließend einen konisch zulaufenden, die Spitze formenden Teil 72 auf. Beide Teile sind mit Wendeln bzw. Schneckenstegen 50 versehen.

Der zylindrische Teil 71 der Schneckenspitze 70 weist beim vorliegenden Beispiel eine Länge von ca. 2*D1 entsprechend einem zusätzlichen 10%-igen Anteil, bezogen auf die Länge L sowie im wesentlichen dieselbe Tiefe wie die Metering-Mix-Zone auf. Der Spitzenteil 71 kann deshalb auch als fünfte Zone oder Metering-II-Zone 120 bezeichnet werden.

Der spitz zulaufende Teil 72 der Schneckenspitze 70 bildet exakt einen Winkel von 18° und ist ebenfalls mit einem Spezialprofil versehen.

Wie am besten der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird die gesamte Wendelspitze 70 von einem Rohr eingehüllt. Dabei entspricht dem im wesentlichen zylindrischen Teil 71 der Schneckenspitze ein Abschnitt des Außenrohrs 20, während der kegelig spitz zulaufende Teil 72 der Schneckenspitze 70 von einem Zylinderkopf 130 umschlossen ist, der sich direkt an das Außenrohr 20 anschließt.

Im vorliegenden Beispiel entspricht der von der Innenwand des Zylinderkopfes ausgebildete Winkel von 18° exakt dem Winkel, der vom Teil 72 der Wendelspitze gebildet wird. Dies verhindert Leckströmungen der Schmelze.

Des weiteren ist am Zylinderkopf 130 ein axialer Spalt 140 zu erkennen, der hinsichtlich des Spaltmaßes, also seinem Durchmesser an den zu verarbeitenden Thermoplasten, veränderlich anpaßbar ausgebildet ist, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Scheibe am Schneckenschaft. Im vorliegenden Beispiel liegt das Spaltmaß bei Thermoplasten mit schwierigen Fließeigenschaften bei ca. 2 bis 3 mm, während der radiale Spalt 150 besonders im Schneckenspitzenbereich bei konstant 0,1 mm liegt.

Die Fünfzonenschnecke mit integrierter Wendelspitze gestattet besonders vorteilhaft ein Arbeiten mit im Vergleich zum Stand der Technik sehr geringer Umfangsgeschwindigkeit bei gleichzeitig sehr hoher Schmelzeausbringung. Das bedeutet, daß die Schnecke relativ langsam gedreht werden kann, z. B. nur mit 5 m/min. und trotzdem Schmelzequalität, Leistung und Homogenität der Schmelze besser als bei bekannten Dreizonenschnecken sind. Insbesondere kann durch die niedrige Umfangsgeschwindigkeit die Eigenarbeit der Schnecke verhältnismäßig gering gehalten werden, was wiederum zu einer besonders exakten Temperaturkonstanz der Schmelze von ± 1°C entlang der gesamten Schneckenlänge mit all den daraus resultierenden Vorteilen für die Verarbeitung empfindlicher Materialien führt. Insgesamt wird also die Entstehung unkontrollierbarer Wärme gemäß dem erfindungsgemäßen Schneckenkonzept deutlich reduziert.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Mehrzonenschnecke bestehen darin, daß neben der gesteigerten Leistung ein besonders guter Mischeffekt bei Farbzusätzen auftritt. Die sogenannte Pigmentausbeute wird durch die Metering-Mix-Zone im Anschluß an die Metering-Zone ebenso wie die Homogenitätsausbeute im Vergleich zu Standardschnecken deutlich verbessert. Dies hat zur Folge, daß ein und demselben thermoplastischen Material zur Erzielung eines vergleichbaren Färbeeffektes in einer erfindungsgemäßen Schnecke sehr viel weniger Farbzusätze beigemischt werden müssen als bei Standardschnecken.

Eine weitere besonders vorteilhafte Wirkung der exakten Thermostatisierbarkeit der Schnecke zeigt sich in einer besonders geringen Wandhaftung der Materialien. Ein Festkleben der Schmelze kann weitgehend vermieden werden, genauso wie die gesamte Schnecke einen insgesamt viel geringeren Verschleiß aufweist als herkömmliche Spritzgießaggregate.

Nicht zu vergessen ist auch die hervorragende Eignung des neuen und erfinderischen Schneckenkonzepts für die Verarbeitung von recyclierten Granulaten aus der Hinterspritztechnik und die äußerst gute Eignung der erfindungsgemäßen Schnecken für die Verarbeitung von PVC. Darüber hinaus ist die Eignung für den Einsatz in Großmaschinen allerbestens.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Mehrzonenschnecke sind aus den nachstehenden Patentansprüchen ersichtlich.

Bezugszeichenliste

10 Mehrzonenschnecke

20 Außen- oder Mantelrohr

30 Kernrohr/Kerndurchmesser

40 Schneckengrund

50 Wendel oder Schneckenstege

60 Wellenzapfen für Kupplung

70 Schneckenspitze

71 zylindrischer Teil der Wendelspitze

72 spitz zulaufender Teil der Wendelspitze

80 Einzug oder Feedzone

90 Kompressionszone

100 Metering- oder Homogenisierungszone

110 Metering-Mix-Zone

120 Metering-II-Zone

130 Zylinderkopf

140 axialer Spalt

150 radialer Spalt

F Förderrichtung

D1 Innendurchmesser des Außenrohrs


Anspruch[de]
  1. 1. Thermoplastische Mehrzonenschnecke, insbesondere zum Plastifizieren von Formmassen auf Kunststoffbasis mit hohlzylindrischem Außenrohr und im wesentlichen zylindrischem Kernrohr, welches einen Schneckengrund und an dessen Außenoberfläche angebracht und an der Innenwand des Außenrohrs anliegende Schneckenstege aufweist, die spiralförmig in Förderrichtung ansteigen, wobei der Schneckengrund Längsabschnitte von unterschiedlichem, abschnittsweise konstantem oder sich änderndem Durchmesser aufweist, so daß entlang der Gesamtlänge der Schnecke mehrere Zonen unterschiedlicher Tiefe angeordnet sind, nämlich eine erste Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als Feed- oder Einzugszone, an die sich in Förderrichtung eine zweite Zone mit kegelig sich erweiterndem Schneckengrund und abnehmender Tiefe als Kompressionszone sowie eine dritte Zone mit im wesentlichen konstanter Tiefe als Metering-Zone anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Metering-Zone (100) eine vierte Zone (110) mit zunehmender Tiefe als Metering-Mix-Zone anschließt.
  2. 2. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Förderrichtung (F) an die Metering-Mix-Zone (110) eine fünfte Zone (120) mit im wesentlichen konstanter Tiefe als Metering-II-Zone anschließt.
  3. 3. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Metering-II-Zone (120) der Tiefe der Metering-Zone (100) entspricht.
  4. 4. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Metering-Mix-Zone (110) eine Schneckenspitze (70) anschließt, die in Förderrichtung (F) zunächst einen im wesentlichen zylindrischen Teil (71) und sich daran anschließend einen konisch zulaufenden, die Spitze formenden Teil (72) aufweist.
  5. 5. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrische Teil (71) der Schneckenspitze (70) mit Wendeln (50) versehen ist.
  6. 6. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (71) der Schneckenspitze (70) im wesentlichen dieselbe Tiefe aufweist wie die Metering-Mix-Zone (110), so daß er als Metering-II-Zone (120) wirkt.
  7. 7. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konisch zulaufende Teil (72) der Schneckenspitze (70) mit Wendeln (50) versehen ist.
  8. 8. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspitze (70) auswechselbar, bevorzugt abschraubbar, ist.
  9. 9. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenspitze (70) an ihrer Spitze einen Winkel von zwischen 16° und 20°, bevorzugt zwischen 17° und 19° und besonders bevorzugt von 18° aufweist.
  10. 10. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Längenanteil der zweiten oder Kompressions-Zone (90) zwischen 22,5 und 35 Prozent, bevorzugt zwischen 25 und 30 Prozent und ganz besonders bevorzugt 27,5 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug (80), Kompression (90), Metering (100) und Metering-Mix (110) beträgt.
  11. 11. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß der relative Längenanteil der dritten oder Metering-Zone (100) zwischen 10 und kleiner als 15 Prozent, bevorzugt zwischen 13,5 und 14,5 Prozent und besonders bevorzugt 13,75 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug (80), Kompression (90), Metering (100) und Metering-Mix (110) beträgt.
  12. 12. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Längenanteil der vierten oder Metering-Mix-Zone (110) zwischen 10 und 20 Prozent, bevorzugt zwischen 14,5 und 18 Prozent und besonders bevorzugt 16,25 Prozent der Gesamtlänge der vier Zonen Einzug (80), Kompression (90), Metering (100) und Metering-Mix (110) beträgt.
  13. 13. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der zusätzlichen Metering-II-Zone (120) zwischen 5 und 15 Prozent, bevorzugt 10 Prozent, bezogen auf die Summe der Längen von Einzug (80), Kompression (90), Metering (100) und Metering-Mix (110) beträgt.
  14. 14. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugs-Zone (80) eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0, aufweist.
  15. 15. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzugs-Zone (80) eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 7,0 bis 20,0, bevorzugt zwischen 7,5 und 15,0 und besonders bevorzugt von 8,2, aufweist.
  16. 16. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions-Zone (90) eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0, aufweist.
  17. 17. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions-Zone (90) eine sich in Förderrichtung (F) verringernde Tiefe aufweist, die sich zwischen 9,1 und 5,9, bevorzugt zwischen 9,1 und 6,9 und besonders bevorzugt von 8,2 am Anfang der Kompression auf zwischen 8,5 und 5,0, bevorzugt auf zwischen 6,5 und 4,2 und besonders bevorzugt auf 4,2, am Ende der Kompression verringert.
  18. 18. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metering-Zone (100) eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,1, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0, aufweist.
  19. 19. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metering-Zone (100) eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 4,0 bis 6,5, bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders bevorzugt von 4,2, aufweist.
  20. 20. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metering-Mix-Zone (110) eine Steigung von 0,7 bis 1,1, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,0, besonders bevorzugt eine Steigung von 1,0, aufweist.
  21. 21. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß die Metering-Mix-Zone (110) eine in Förderrichtung (F) zunehmende Tiefe aufweist, die zwischen 3,5 und 6,5, bevorzugt zwischen 4,0 und 5,5 und besonders bevorzugt von 4,2 am Anfang der Metering-Mix-Zone auf zwischen 5,2 und 10,1, bevorzugt auf zwischen 6,2 und 9,8 und besonders bevorzugt auf 9,7 am Ende der Metering-Mix-Zone zunimmt.
  22. 22. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metering-II-Zone (120) eine Steigung von 0,5 bis 1,0, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,9, besonders bevorzugt eine Steigung von 0,8, aufweist.
  23. 23. Thermoplastische Mehrzonenschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metering-II-Zone (120) eine im wesentlichen konstante Tiefe im Bereich von 5,0 bis 7,5, bevorzugt zwischen 5,0 und 6,5 und besonders bevorzugt von 5,2, aufweist.
  24. 24. Verwendung der thermoplastischen Mehrzonenschnecke (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Plastifizieren von thermoplastischen Formmassen in einer Spritzgießanlage zum Hinterspritzen von Dekormaterialien, Textilien oder Stoffen.
  25. 25. Verwendung der thermoplastischen Mehrzonenschnecke (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 in einer Spritzgießanlage zum Plastifizieren thermoplastischer Formmassen, denen aus dem Hinterspritzen von Dekormaterialien stammende Dekormaterialien oder Rückstände daraus enthaltende recyclierte Granulate in einem Anteil von zwischen 5 und 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu verarbeitenden Formmasse zugesetzt sind.






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