Schnecke

 

Schneckenarten

Bei der Thermoplastverarbeitung wird häufig die Dreizonenschnecke/Standardschnecke verwendet. Mit dem Begriff Standardschnecke wird oft die 3-Zonen-Schnecke beschrieben.

Die erste Zone ist die tief geschnittene Einzugszone. In der Einzugszone wird das Granulat aus dem Trichter in die Plastifiziereinheit eingezogen.

Es folgt die Kompressionszone, die schließlich im letzten Drittel in die Ausstoßzone übergeht. Die Kompressionszone liegt im mittleren Teil der Schnecke. Hier verengt sich der Schneckengang um einen erhöhten Druck aufzubauen. Die Formmasse wird verdichtet und die in dem geschütteten Granulat eingeschlossene Luft heraus gedrückt. Jetzt entsteht innerhalb der Formmasse eine Reibungswärme, die unterstützt durch den beheizten Zylinder die Formmasse schmelzen lässt.

Selbstverständlich wird die s.g. Standardschnecke der jeweiligen Anwendung angepasst, der Begriff Standardschnecke ist also nicht wörtlich zu verstehen. In der sogenannten Einzugszone wird das Kunststoffgranulat eingezogen und in die nächste Zone, der Kompressionszone gefördert, wo der Kunststoff plastifiziert und verdichtet (entgast) wird. Die Schmelze wird danach in der Meteringzone homogenisiert und schließlich durch die Rückstromsperre vor die Schnecke gedrückt, welche sich als Folge des zunehmenden Staudruckes im Zylinder axial nach hinten bewegt.

Die letzte Stufe ist die Homogenisier- und Ausstoßzone, auch als Meteringzone bezeichnet. Die viskose Schmelze wird innerhalb der Plastifiziereinheit durchmischt und eine gleichmäßige Verteilung der Temperatur und der Additivee erreicht.

Es gibt auch 2-gängige Schnecken mit dem Vorteil der deutlichen Leistungssteigerung.

 

Schubschnecken unterscheiden sich hinsichtlich der Geometrie (Kompressionsverhältnis, Gangtiefen, Steigung und Zonenaufteilung) und der Werkstoffausführung. Schnecken aus Nitrierstahl mit σB = 1000 N/mm² werden eingesetzt, wenn abrasive und korrosive Beanspruchungen nicht vorliegen. Durchgehärteter Kaltarbeitsstahl kommt bis etwa 80 mm Schneckendurchmesser zum Einsatz, darüber häufig steggepanzerte Schnecken. Bei sehr hohen abrasiven Beanspruchungen werden auch pulvermetallurgisch hergestellte Schnecken verwendet. Sehr korrosive Fluor-Polymere (z. B. PVDF, PFA) werden auch mit Ni-Basis-Legierungen verarbeitet.

 

Es gibt Barriereschnecken, wobei ein zweiter Schneckengang mit Barrieresteg die Schmelze vom Restgranulat trennt. Dadurch werden speziell bei Polyolefinen höhere Plastifizierleistungen erzielt. Misch- und Scherteile werden eingefügt um eine bessere Homogenisierung der Schmelze zu erzielen.

Funktionsprinzip und Merkmale ein zusätzlich eingefügter Steg in der Plastifizierzone, der so genannte Barrieresteg, trennt den Feststoff von der Schmelze. Über den Barrieresteg kann das aufgeschmolzene Material aus dem Feststoffkanal in den Schmelzkanal fließen. Der Feststoff wird zurückgehalten und die Luft, die bei herkömmlichen Schnecken beim Schmelzvorgang eingeschlossen wird, kann durch den Feststoffkanal entweichen. Der Austritt von unaufgeschmolzenen Feststoffpartikeln aus der Plastifizierzone wird verhindert und eine gut aufgeschlossene Schmelze gewährleistet, was insbesondere bei hohen Durchsätzen und hohen Schneckendrehzahlen notwendig ist. Das Schneckenkonzept „Barriere“ bietet eine große Anzahl geometrischer Freiheitsgrade und hat einen guten Wärmeübergang zum Zylinder-Heiz-/Kühl-System in der Wendelscherzone. Die gute Beherrschung der Schmelzetemperaturen bei hohen Schneckendrehzahlen trägt unter anderem zu dem geringen Verschleiß der Barriereschnecke bei. Bei der Barriereschnecke wird die Grundidee der Trennung von Feststoff und Schmelze und einer damit verbundenen Leistungssteigerung bei gleich bleibenden Schneckendurchmessern verfolgt.

Die Duroplastschnecke hat nur eine Zone, der Schneckenkern hat keine Steigung und somit keine Kompressionszone. Eine Rückstromsperre wird nicht benötigt, die Schnecke selbst läuft vorne spitz zu.
Mit Duroplasten lassen sich sehr dünnwandige Produkte herstellen. Allerdings ist die Verarbeitung nicht ganz unproblematisch. Das Material neigt wegen der lansamen Verarbeitung zur vorzeitigen Abkühlung, was zur Störung der Fliesbewegung führt. Die genaue Einhaltung der Temperatur ist deshalb sehr wichtig.
Wir stellen Duroplastschnecken mit allen gewünschten Verschleißfestigkeiten her.

Bei einigen Kunststoffen ist eine Entwässerung (Verdampfung) von Feuchtigkeit notwendig. Dafür verwendet man sogenannte Entgasungsschnecken.
Die hierfür verwendete Entgasungseinheit besteht aus einer Schnecke, die ca. mittig eine Entgasungszone enthält. Hier kann überschüssige Feuchtigkeit durch eine entsprechende Öffnung im Zylinder entweichen.

Dosierschnecken finden ihren Einsatz in Farbdosieranlagen für Spritzguss, Blasformen und Extrusion.
Dosiergeräte ermöglichen eine exakte Verarbeitung von Farbbatch, Additiven oder Mahlgut.

 

 

 

Beschichtungen & Funktionsprinzip

Spezielle Beschichtungen dienen außerdem dazu, die Eigenschaften zu der Schnecke zu verbessern. Unter anderem die Multilagen-Chrom- oder PVD-Beschichtungen (z. B. Titannitrid), die für transparente Kunststoffe wie PC oder PMMA eingesetzt werden. Dabei wird vor allem die Haftung des Kunststoffs auf der Schneckenoberfläche reduziert. Aufgrund der hohen Härte werden PVD- oder mittels HVOF aufgebrachte Hartmetallspritzschichten (z. B. Vanadiumcarbid) auch als Verschleißschutz eingesetzt.

Die Schnecke wird durch die Torsion beim Dosieren, den Verschleiß durch Füllstoffe wie Glasfasern und Gesteinsmehl, Temperaturgradienten (kalter Einzug, warme Düse), Temperaturwechsel, speziell im Einzugsbereich durch Schneckenbewegung beim Einspritzen und Dosieren, und Korrosion (z. BB. Flammhemmer oder korrosive Abbauprodukte) belastet und in ihrer Lebensdauer begrenzt.

Die Schnecke kann wie die Schließeinheit elektromechanisch oder hydraulisch angetrieben werden.

Die axiale Schneckenbewegung beim Einspritzen ist kraft- und positionsgeregelt und damit hochdynamisch, genau und reproduzierbar. Hochwertige hydraulische Spritzeinheiten besitzen bei der Produktion von technischen Teilen ähnliche Präzisionswerte wie elektrische Spritzeinheiten. Bei Dünnwand-Anwendungen besitzen die elektrischen Spritzeinheiten jedoch einen Präzisionsvorteil.

Die Dosierbewegung ist drehzahl- und positionsgeregelt. Ein elektrischer Dosierantrieb wirkt sich bei elektrischen Spritzgießmaschinen in erster Linie positiv auf den Energieverbrauch aus. Bei hydraulischen Maschinen kann ein elektrischer Dosierantrieb den Energieverbrauch aber auch durchaus erhöhen (parallel anfallende Leerlaufenergie der Hydraulikpumpen).

 

Schneckenbewegung

Während der Einspritzphase bzw. gegen Ende der Nachdruckphase bewegt sich die Schnecke teilweise ruckartig ein wenig nach hinten. Das ist Hydraulik und Physik. Dies ist ein normaler Vorgang im Spritzprozess.
Wenn z.B. der Spritzdruck 1000bar ist und die Schmelze vor der Schnecke komprimiert wird, hat die Schmelze auch 1000bar.
Nun schaltet man um und nimmt den Druck vom Spritzkolben (Was passiert ?)
Die Masse vor der Schnecke ist bestrebt, sich wieder zu entspannen und dehnt sich wieder aus. Deswegen bewegt sich die Schnecke etwas nach hinten oder federt ruckartig zurück.

 

 

Zuletzt geändert 01.02.16