Wie beeinflusst die Schneckengeometrie die Verweilzeit und Schergeschwindigkeit des Materials im Zylinder?

Die Schneckengeometrie spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung sowohl der Verweilzeit als auch der Schergeschwindigkeit des Materials im Zylinder einer Spritzgießmaschine. Hier ist wie:

Flugtiefe: Die Flugtiefe ist ein grundlegender Aspekt der Schneckengeometrie, der die Materialflussdynamik innerhalb des Zylinders maßgeblich beeinflusst. Der Abstand zwischen dem Außendurchmesser der Schnecke und dem Innendurchmesser des Zylinders bestimmt das Materialvolumen, das entlang des Schneckenkanals untergebracht werden kann. Dieses Volumen wirkt sich direkt auf die Verweilzeit aus, da eine größere Gangtiefe die Förderung einer größeren Materialmenge pro Schneckenumdrehung ermöglicht. Folglich verbringt das Material mehr Zeit im Fass und durchläuft Prozesse wie Schmelzen, Mischen und Homogenisieren. Längere Verweilzeiten sind besonders vorteilhaft für die Erzielung gleichmäßiger Eigenschaften der fertigen Formteile, da sie eine gründliche Vermischung von Additiven, Farbstoffen oder recycelten Materialien mit dem Basisharz ermöglichen. Eine zu große Flugtiefe kann jedoch zu längeren Verweilzeiten führen und das Risiko einer Materialverschlechterung oder Überhitzung, insbesondere bei wärmeempfindlichen Polymeren, zur Folge haben.

Steigung: Die Steigung der Schnecke, definiert als der Abstand zwischen benachbarten Schneckengängen entlang ihrer Länge, hat direkten Einfluss auf die Materialverdrängung und damit auf die Verweilzeit. Eine längere Steigung führt zu einer größeren Materialförderung pro Schneckenumdrehung, wodurch die Durchsatzrate effektiv erhöht und die Verweilzeit verlängert wird. Diese verlängerte Verweilzeit bietet mehrere Vorteile, darunter eine verbesserte Durchmischung und Homogenisierung des Materials, die für die Erzielung gleichbleibender Schmelzeigenschaften und Teilequalität von entscheidender Bedeutung sind. Längere Verweilzeiten können die Einarbeitung von Additiven oder Füllstoffen verbessern und eine gleichmäßige Verteilung in der Schmelze gewährleisten. Es ist jedoch wichtig, die mit längeren Teilungen verbundenen Kompromisse zu berücksichtigen, wie z. B. einen möglichen Anstieg des Energieverbrauchs oder eine durch Scherung verursachte Verschlechterung. Umgekehrt verringern kürzere Steigungen die Materialverdrängung pro Umdrehung, was zu kürzeren Verweilzeiten führt. Dies kann zwar wünschenswert sein, um die Einwirkung hoher Temperaturen auf das Material zu minimieren oder die Zykluszeiten zu verkürzen, kann jedoch auch die Schmelzqualität und die Mischeffizienz beeinträchtigen.

Kompressionsverhältnis: Das Kompressionsverhältnis der Schnecke, ausgedrückt als Verhältnis der Tiefe der Einzugszone zur Tiefe der Dosierzone, hat großen Einfluss auf die Materialverarbeitung im Zylinder. Ein höheres Kompressionsverhältnis erhöht den Druck und die Temperatur des Materials, während es sich entlang der Schnecke bewegt, wodurch die Verweilzeit effektiv verlängert wird. Diese verlängerte Verweilzeit ermöglicht ein umfassenderes Schmelzen, Mischen und Homogenisieren des Materials, was zu einer verbesserten Schmelzqualität und Teilekonsistenz führt. Der erhöhte Druck fördert eine bessere Verdichtung und Verdichtung der Schmelze und reduziert Hohlräume oder Inkonsistenzen in den endgültigen Formteilen. Allerdings können übermäßige Kompressionsverhältnisse zu einer Überbeanspruchung des Materials führen, was zu einer Verschlechterung, Verfärbung oder einem übermäßigen Energieverbrauch führt.

Kanaltiefe: Die Tiefe der Schneckenkanäle, die sich auf den Raum zwischen benachbarten Schneckengängen bezieht, beeinflusst maßgeblich die Materialförderung und Verweilzeit. Tiefere Kanäle nehmen ein größeres Materialvolumen auf, was einen erhöhten Materialtransport entlang der Schneckenlänge und damit eine längere Verweilzeit ermöglicht. Diese verlängerte Verweilzeit ermöglicht ein gründlicheres Mischen, Mischen und thermische Verarbeitung des Materials, was zu einer verbesserten Schmelzqualität und Teileleistung führt. Tiefere Kanäle fördern einen besseren Eingriff zwischen der Schnecke und dem Zylinder und minimieren Leckagen oder Umgehungen von nicht geschmolzenem Material. Zu tiefe Kanäle können jedoch den Materialtransport behindern oder die Scherkräfte erhöhen, was möglicherweise zu Verarbeitungsproblemen oder vorzeitigem Verschleiß der Schnecke führt.

Einspritzmaschinenschraube
Injection machine screw