Plastifizierung
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Fokus Plastifizierung www.arburg.com Schnecken - Zylinder - Rückstromsperren: Passend für jede Anforderung! Originalkomponenten von ARBURG Original ARBURG Komponenten: lange Komplette Eigenfertigung: sämtliche Produkte auf gleichbleibend hohem Qualitätsstandard. Lebensdauer garantiert. Wo sich Bauteile bewegen und Material gefördert wird, tritt auch Verschleiß auf. Dieser Grundsatz trifft selbstverständlich auch auf die Plastifiziereinheiten beim Spritzgießen zu – mit Auswirkungen auf deren Funktion wie auch auf die hergestellten Spritzteile. Die Entwicklungen auf dem Materialsektor – vor allem im Bereich der technischen Thermoplaste, die immer öfter gezielt auf ein spezielles Eigenschaftsspektrum eingestellt werden – stellen hohe Anforderungen an den Verschleißschutz von Schnecken, Zylindern und Rückstromsperren. Wir entwickeln und produzieren unsere Produkte perfekt abgestimmt auf Ihren täglichen Einsatz – auf der Basis unserer umfangreichen Erfahrungen und Prozesskenntnisse. Die hohe Qualität erreichen wir durch die eigene Fertigung aller Plastifizierkomponenten. Ein Vorteil, den Sie durch eine hohe Verfügbarkeit und lange Standzeiten direkt in Ihrer Fertigung spüren. 2 Hohe Eigenfertigung, beste Qualität Ein hoher Eigenfertigungsanteil, eine zentral organisierte Produktion, ein Standort: Das alles hat bei ARBURG Tradition. Auf diese Weise entstehen Komponenten, die ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Alltagstauglichkeit garantieren. Vom Rohmaterial ausgehend werden sämtliche Fertigungsschritte für Schnecken, Zylinder und Rückstromsperren zentral am Standort Loßburg ausgeführt. Bei den Schnecken sind das die mechanische Bearbeitung, die Wärmebehandlung und das anschließende Richten, Schleifen und Polieren. Sämtliche Maße wie auch die Rundlaufeigenschaften werden durch eine umfassende Qualitätskontrolle überprüft. Das Gleiche gilt für das Bearbeiten der Zylinderrohre und die Fertigung der Komponenten der Rückstromsperren: auch hier wird die Qualität sämtlicher Fertigungsschritte lückenlos überwacht. Das bedeutet Langlebigkeit, robuste Leistungsfähigkeit und Präzision über eine lange Standzeit hinweg. Für jede Anwendung. www.arburg.com · 09/2016 Unterschiedliche Geometrien: für jeden Einsatzzweck die optimale Schnecke. Service-Hotline: Unmittelbare Unterstützung via Ferndiagnose. Ganz entscheidend: Know-how vom Hersteller ARBURG verfügt als Hersteller von Spritzgießmaschinen der Spitzenklasse auch über ein fundiertes anwendungstechnisches Verfahrens- und Verarbeitungswissen. Dieses Know-how fließt kontinuierlich in die Entwicklung aller Plastifizierkomponenten ein. Daraus ist ein praxisorientiertes Programm zur Verarbeitung unterschiedlicher Materialien entstanden, das mehrere Verschleißklassen mit verschiedenen Geometrien perfekt kombiniert. 09/2016 · www.arburg.com Schnelle Ersatzteilversorgung ARBURG steht für umfassende Serviceleistungen auch in der Ersatzteilversorgung bei Plastifizierkomponenten. Ein kontinuierlicher Lagerbestand und damit eine weltweite Teileverfügbarkeit sämtlicher Komponenten ist durch die Eigenfertigung umfassend gewährleistet. Um eine zeitnahe Lieferung überall sicherstellen zu können, sind das ARBURG Stammhaus und die Niederlassungen EDV-vernetzt. Dies stellt eine optimale Versorgung aller Kunden und damit eine Minimierung der Stillstandzeiten sicher. Die Bestellung von Plastifizierteilen kann sowohl direkt über das Stammhaus in Lossburg, die Niederlassungen und Vertretungen als auch über einen interaktiven Katalog im Internet erfolgen Analyse ausgefallener Komponenten Sollte zum Beispiel eine Schnecke oder eine Rückstromsperre während der Produktion ausfallen, besteht die Möglichkeit, dieses Teil durch die ARBURG Reparaturabteilung analysieren zu lassen. Die jeweiligen Komponenten werden begutachtet, geprüft und vermessen, wenn notwendig werden auch Werkstoffprüfungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erhalten die Kunden in Form einer ausführlichen Stellungnahme, die auch eine Empfehlung für den Ersatz der ausgefallenen Komponenten enthält. Ist der Grund für den Ausfall bekannt, kann dann entsprechend reagiert werden. Beispielsweise hilft etwa der Wechsel in eine andere Verschleißklasse, solche Probleme zukünftig zu vermeiden. 3 Verschleißklassen für Plastifizierkomponenten Hochverschleißfest: spezielle Rückstromsperre. Gefügevergleich: schmelzemetallurgischer (l.) und pulvermetallurgischer Stahl (r.). Grundsätzlich unterliegen alle Komponenten zur Aufbereitung der Schmelze einem gewissen Verschleiß. Hervorgerufen wird dieser unvermeidbare Effekt durch verschiedene Mechanismen, die sich überlagern. Neben dem mechanischen Verschleiß, der Abrasion, spielt auch die Korrosion bei der Verarbeitung spezieller Thermoplaste eine erhebliche Rolle. Der jeweiligen Anforderung entsprechend können wir Ihnen verschiedene Verschleißklassen für Plastifizierkomponenten anbieten. Je nach Spektrum der zu verarbeitenden Materialien können Sie unterschiedliche SchneckenZylinder-Paarungen auswählen. Unterscheidungsmerkmale sind zum einen die verwendeten Werkstoffe, zum anderen die Art des Verschleißschutzes, also der Oberflächenbehandlung und des Härteverfahrens. Grundlagen: Abrasion und Korrosion Bei der Abrasion dringt ein harter Fremdkörper in die weichen Oberflächen der Metallgrundkörper ein und furcht diese auf. Bei diesem harten Teilchen kann es sich entweder um einen Füllstoff aus der Kunststoffschmelze oder aber auch um ein bereits abgetragenes, verfestigtes Verschleißteilchen handeln. Dementsprechend tritt abrasiver Verschleiß fast durchgängig im gesamten Plastifiziereinheit auf, also im Feststoff- wie auch im Schmelzebereich des Kunststoffs. Dagegen ist lochfraßartige Korrosion meistens auf einen kombinierten chemisch-mechanischen Angriff zurückzuführen. Wegbereiter für die Korrosion sind oft abrasive Verschleißvorgänge. Verursacht wird Korrosion in erster Linie durch die in der Schmelze vorhandenen flüchtigen Bestandteile. So kann Wasser aus ungenügend getrocknetem Granulat in Kombination mit Sauerstoff Korrosion verursachen. Die Metalloberflächen werden aber auch durch aggressive korrosive Bestandteile angegriffen, die in Kunststoffen mit Additiven enthalten sind, oder durch thermischen Abbau der Polymere selbst. Da diese flüchtigen Bestandteile erst unter Verarbeitungsbedingungen 4 freigesetzt werden, tritt korrosiver Verschleiß vor allem im Bereich der Meteringzone (Ausstoßzone) und an den Komponenten der Rückstromsperre auf. Verschleiß beeinflussende Faktoren • Prozessparameter Drehzahl / Staudruck / Temperaturen / Materialverweilzeit • Füllstoffart (Glas-/ Kohlefaser, mineralische Füllstoffe) • Füllstoffanteil • Additive (Flammschutzmittel / Farbstoffe) www.arburg.com · 09/2016 Verschleißklassen Bauteil Verschleißschutz Schnecke ARBID Zylinder Bimetall Rückstromsperre hochlegierter Werkzeugstahl Schnecke hochlegierter PM-Stahl Zylinder Bimetall Rückstromsperre hochlegierter PM-Stahl verschleißfest hochverschleißfest1) Einsatzgebiet ungefüllte Kunststoffe bzw. Kunststoffe mit niedrigem Füllstoffgehalt (< = 25 % ) und schwacher Korrosionsneigung Kunststoffe mit hohem Füllstoffgehalt ( > = 25 % ) und erhöhter Korrosionsneigung Temperaturbereich bis 380 °C 450 °C 1) ab Spritzeinheit 800 serienmäßig Für jedes Material die passende Verschleißklasse Entscheidend für die Verschleißfestigkeit der verschiedenen Schnecken und Zylinder ist nicht nur die absolute Oberflächenhärte. Vielmehr ist auch die Härtetiefe - also der Härteverlauf über den Durchmesser - ein mit entscheidender Faktor für die Standzeit. Wo welche Verschleißklassen eingesetzt werden müssen, richtet sich in erster Linie nach dem zu verarbeitenden Material. Spritzgießmaschinen werden im Produktionsalltag allerdings zur Herstellung unterschiedlichster Produkte mit verschiedenen Materialien eingesetzt. Für die Verschleißklasse der Spritzeinheit muss also eine universelle Auslegung gewählt werden, um einen möglichst hohen Verschleißschutz zu erreichen. 09/2016 · www.arburg.com Lange Standzeit: Bimetall-Zylinder (BMA). Verschleißfeste Zylindermodule (ARBID - BMA) Die unter dem Markennamen ARBID angebotenen, verschleißfesten Schnecken verfügen durch ein bei ARBURG angewendetes Härteverfahren über eine sehr hohe Randschichthärte bei gleichzeitig sehr guten mechanischen Eigenschaften. Hinzu kommen hochverschleißfeste Bimetall-Zylinder (BMA), bei denen zwei verschiedene Werkstoffe kombiniert werden. In den Zylinder aus konventionellem Stahl wird eine Hartlegierung aufgetragen. Diese 1,5 bis 2 mm dicke Schicht weist eine hohe Härte auf und bietet damit eine optimale Verschleißreserve. Hochverschleißfeste Zylindermodule (PKV - BMA) Bei den hochverschleißfesten PKV-Schnecken kommt ein hoch chromhaltiger, pulvermetallurgischer Stahl (PM-Stahl) zum Einsatz. Im Vergleich zu konventionellen schmelzmetallurgischen Werkstoffen besitzen PM-Stähle ein deutlich gleichmäßigeres, feinkörniges und porenfreies Gefüge. PKVSchnecken zeichnen sich durch eine hohe Abrasions- und Korrosionsbeständigkeit aus und haben durch das eingesetzte Härteverfahren eine deutlich höhere Verschleißreserve als die verschleißfeste ARBID Schnecken. Hinzu kommen wiederum hochverschleißfeste Bimetall-Zylinder (BMA). 5 Spezielle Plastifizierkomponenten für Thermoplaste Problemlos verarbeiten: spezielle Geometrien und Auslegungen von Thermoplast-Schnecken. Auch die richtige Wahl der Schneckengeometrie kann Verschleiß Ihrer Plastifizierkomponenten verhindern beziehungsweise minimieren. Für spezielle Thermoplaste empfehlen wir daher den Einsatz von Schnecken mit angepasstem Kompressionsverhältnis sowie spezieller Zylinder. Problemen durch stark wandhaftende und belagbildende Kunststoffe begegnen wir mit einer speziellen Oberflächenbehandlung der Komponenten. Damit Ihre Produktion immer reibungslos läuft. PVD-beschichtete Komponenten Stark wandhaftende Kunststoffe wie zum Beispiel Polycarbonat (PC) neigen zur Belagbildung auf den Oberflächen der Plastifizierkomponenten. Oberflächenfehler auf den meist transparenten Bauteilen sind die Folge. PVD-Beschichtungen aus Chromnitrid (CrN) auf Schnecken und Rückstromsperren verhindern die Belagbildung. Durch diese von Zerspanungswerkzeugen her bekannte Oberflächenbehandlung wird ein zusätzlicher Verschleißschutz erreicht. Einsatz im Verpackungsbereich: Barriereschnecke. Schnecken mit hoher Kompression Um den Aufschmelzprozess bei der Verarbeitung von teilkristallinen Thermoplasten wie zum Beispiel POM zu verbessern, kann der Einsatz einer Schnecke mit höherem Kompressionsverhältnis (HC-Schnecke) sinnvoll sein. Bei der Verarbeitung von schlecht rieselnden Materialien oder dem Zusatz von Mahlgut ergeben sich durch die tiefer geschnittene Einzugszone auch Vorteile im Hinblick auf die Prozessstabilität. Die HCSchnecken werden in hochverschleißfester Qualität (PKV) angeboten. freier Querschnitt LM = Meteringzone freier Querschnitt Meteringzone LK = Kompressionszone Einzugszone LE = Einzugszone LMLKLE 6 www.arburg.com · 09/2016 Anwendung Schneckengeometrie Thermoplaste (allgemein) Standard-Dreizonenschnecke scherempfindliche Materialien z.B. PVC PVC-Schnecke (niedrige Kompression) teilkristalline Thermoplaste, z.B. POM HC-Schnecke (hohe Kompression) Selbsteinfärben Schnelllaufende Teile Dreizonenschnecke mit Mischteil verlängerte Schnecken mit Mischteil oder Barriereschnecken Rautenmischteil: im Einsatz bei hohen Materialdurchsätzen und Schmelzequalitäten. Schnecken mit niedriger Kompression Für die Verarbeitung von scherempfindlichen Materialien empfiehlt sich der Einsatz von Niederkompressionsschnecken. Neben einem reduzierten Kompressionsverhältnis besitzen diese Schnecken auch eine längere Kompressionszone, wodurch ein schonendes Aufschmelzen gewährleistet ist. Eingesetzt werden diese Schnecken in erster Linie bei der Verarbeitung von PVC. Bei Überhitzung spaltet PVC das sehr aggressive HCL (Salzsäure) ab, das zur Korrosion an den Plastifizierteilen führen kann. Niederkompressionsschnecken werden aus diesem Grund nur in der hochverschleißfesten PKV Ausführung angeboten, die über eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit verfügt. Ein weiteres, typisches Einsatzgebiet ist das Pulverspritzgießen (PIM), bei dem Keramikoder Metallfeedstocks verarbeitet werden. 09/2016 · www.arburg.com Verlängerte Zylindermodule und Barriereschnecken Bei hohen Anforderungen an den Materialdurchsatz und die Schmelzequalität haben sich verlängerte Plastifiziereinheiten mit L/DVerhältnissen von 22:1 bis 25:1 bewährt, die in der Regel mit Rautenmischteilen kombiniert werden. Alternativ zu den verlängerten Drei-Zonen-Schnecken stehen auch Barriere-schnecken zur Verfügung, die in erster Linie bei der Verarbeitung von PE und PP im Verpackungsbereich eingesetzt werden. die Rautenmischteile für Schnecken ab einem Durchmesser von 30 mm und einem L/D Verhältnis größer 20. Programm für Thermoplaste • Schnecken und Rückstromsperren mit PVD-Beschichtung • Hochkompressionsschnecken • Niederkompressionsschnecken • verlängerte Plastifiziereinheiten • Barriereschnecken • Rautenmischteile zur Schmelzehomogenisierung Rautenmischteile Kunststoffe werden oftmals erst bei der Verarbeitung auf der Spritzgießmaschine eingefärbt. Verwendung finden in erster Linie Masterbatches und Flüssigfarben. Rautenmischteile sorgen für eine homogene Durchmischung der Schmelze, wodurch die Bildung von Schlieren vermieden werden kann. Gleichzeitig kann durch die optimale Homogenisierung der Anteil der Zuschlagstoffe verringert und somit die Materialkosten gesenkt werden. Angeboten werden 7 Spezielle Plastifizierkomponenten für vernetzbare Hoch spezialisiert: Schnecken für Feuchtpolyester und rieselfähige Duroplaste. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal bei der Verarbeitung vernetzbarer Formmassen im Vergleich zu Thermoplasten ist die Temperierung des Zylinders. Während Thermoplast-Zylindermodule elektrisch beheizt werden, kommen bei vernetzbaren Formmassen mit Wasser oder Öl flüssig temperierte Zylindermodule zum Einsatz. Weitere Unterschiede bestehen bei den eingesetzten Geometrien für Schnecken und Rückstromsperren. Für die Verarbeitung von vernetzbaren Formmassen finden Sie deshalb bei uns ebenfalls spezielle Plastifiziereinheiten im Programm. 8 Duroplast-Verarbeitung Duroplaste werden fast ausschließlich mit Füll- und Verstärkungsstoffen verarbeitet. Entsprechend hoch ist die Gefahr des abrasiven Verschleißes an den Plastifiziereinheiten. Die Schnecken von Duroplast-Zylindermodulen arbeiten kompressionslos und verfügen durch die Vorverlegung des Materialeinzugs über ein relativ kleines L/D-Verhältnis. Rieselfähige Materialien werden ohne Rückstromsperre verarbeitet, bei BMC-Massen kommt eine speziell gestaltete Rückstromsperre zum Einsatz. Duroplaste werden fast ausschließlich mit Füll- und Ver- stärkungsstoffen verarbeitet. ARBURG hat hierfür hochverschleißfeste Zylindermodule im Programm. Elastomer-Verarbeitung Schnecken für die Elastomerverarbeitung sind als reine Förderschnecken ohne Kompression ausgelegt und werden mit einer abgestimmten Rückstromsperre ausgerüstet. Der Einzugsbereich ist speziell auf die Verarbeitung von Bandmaterial ausgelegt und verfügt über eine entsprechende Einzugstasche. www.arburg.com · 09/2016 Formmassen Hochgenaues Dosieren: Scheiben- Hält zuverlässig zu: Nadelverschlussdüsen zum Verarbeiten von LSR. Rückstromsperre für die LSR-Verarbeitung. Flüssigsilikon-Verarbeitung (LSR) Für die Verarbeitung von LSR kommen ebenfalls kompressionslose Förderschnecken zum Einsatz. Da die beiden Komponenten der Schnecke in flüssiger Form zugeführt werden, ist diese sehr flach geschnitten. Wegen der niedrigen Viskosität von LSR werden die Schnecken mit speziellen Scheiben-Rückstromsperren kombiniert, die ein präzises Dosierverhalten und ein sicheres Verschließen garantieren. 09/2016 · www.arburg.com Nadelverschlussdüsen Die niedrige Materialviskosität macht den Einsatz von Nadelverschlussdüsen an allen LSR-Zylindern notwendig. Auf diese Weise wird ein Austreten des Flüssigsilikons beim Abheben der Düse verhindert. Je nach Werkzeugkonzept stehen zahlreiche Verschlussdüsen-Varianten zur Verfügung. 9 Optimale Auslegung von Plastifiziersystemen 1000 [kg/h PS] 100 hsatz rialdurc Mate imaler Max 10 ich (20 itsbere r Arbe ) - 80% ale Optim 1 0 ARBURG Know-how-Datenbank: für jede 30 70 100 170 290 400 800 Spritzeinheitgröße 1300 2100 3200 4600 Immer ideal: optimaler Arbeitsbereich von Spritzeinheiten bezogen auf den Materialdurchsatz. Anwendung das passende Plastifiziersystem. Ein Merkmal aller unserer ALLROUNDER Maschinenbaureihen ist ihre modulare Bauweise. Das Gleiche gilt für alle Spritzeinheiten. Ohne große Umrüstarbeiten können Sie verschiedene Zylindergrößen auf einer Maschine einsetzen. Entsprechend breit gefächert ist das Angebot an Schneckendurchmessern. Die Auslegung der Plastifiziersysteme können Sie somit exakt Ihre jeweiligen betrieblichen Anforderungen anpassen. Die optimale Auslegung Ihrer Plastifiziersysteme kann entscheidend zur Minimierung des Verschleißes beitragen. Bei allen Fragen rund um die Auslegung der Plastifiziersysteme stehen Ihnen daher unsere Anwendungstechniker beratend zur Seite. Kombiniert mit einem anwendungsgerechten Verschleißschutz garantiert diese gezielte Auswahl der optimalen Spritzeinheit ein Höchstmaß an Produktivität und Qualität für Ihre Spritzgießfertigung. Auslegungsgrundlage: Schussgewicht und Dosiervolumen Als Ausgangspunkt für die Auslegung eines Plastifiziersystems dienen Schussgewicht beziehungsweise Dosiervolumen der Anwendung. Hierbei ist zu beachten, dass der Dosierweg der Schnecke zwischen 1D und 3D liegt, um Prozessschwankungen zu vermeiden. Auf das Dosiervolumen bezogen sollte daher ein Bereich zwischen 20 und 80 Prozent des maximal möglichen Hubvolumens der Schnecke gewählt werden. Bei zu großer Auslastung kommt es zu vermehrten Lufteinschlüssen und aufgrund der zu geringen Verweilzeit zu Materialinhomogenitäten durch unaufgeschmolzene Partikel Einflussgröße Plastifizierleistung Aus Schussgewicht und Zykluszeit errechnet sich die erforderliche Plastifizierleistung der Spritzeinheit. Auch hier liegt der optimale Arbeitsbereich der Schnecke zwischen 20 und 80 Prozent der maximal möglichen Plastifizierleistung. Der Grund für diese Einschränkung hängt mit den materialabhängigen Kenngrößen zusammen. Die maximal mögliche Plastifizierleistung einer Spritzeinheit wird durch das Gangvolumen der Schnecke und die minimale Verweilzeit bestimmt, die bei Massenkunststoffen etwa 30 Sekunden, bei technischen Kunststoffen etwa 60 Sekunden beträgt. Wird an der unteren Grenze der Plastifizierleistung einer Berechnung der erforderlichen Plastifizierleistung [kg/h] Plastifizierleistung [kg/h] = Schussgewicht [g] x 3,6 Zykluszeit [s] 0,2 x max. Plastifizierleistung < erforderliche Plastifizierleistung < 0,8 x max. Plastifizierleistung 10 www.arburg.com · 09/2016 Indivduell austauschbar: die Spritzeinheiten aller ALLROUNDER Baureihen sind modular aufgebaut. Minimale Wärmeverluste: Zylindermodule sind im Einzugsbereich isoliert. Spritzeinheit gearbeitet, ist mit einer thermischen Schädigung des Materials durch eine zu lange Verweilzeit zu rechnen. Bei hohen Einspritzströmen und Drücken, wie sie zum Beispiel bei Dünnwandartikeln erforderlich sind, kann eine Auswahl nach Schussgewicht und Plastifizierleistung allein oftmals nicht ausreichen, da innerhalb einer Spritzeinheit der maximal erreichbare Einspritzdruck mit größer werdendem Schneckendurchmesser abnimmt. In diesen Fällen ist ein Wechsel auf das nächst größere Aggregat sinnvoll. 09/2016 · www.arburg.com Einflussgröße Plastifizierstrom Schließlich muss geprüft werden, ob der von der Schneckendrehzahl abhängige Plastifizierstrom ausreicht, um innerhalb der Restkühlzeit das erforderliche Schussgewicht aufzudosieren. Auch hier kann die Wahl einer größeren Spritzeinheit erforderlich werden. 11 Internationales Vertriebs- und Servicenetzwerk: ARBURG ist mit eigenen Organisationen in über 20 Ländern an mehr als 30 Standorten und über Handelspartner in mehr als 50 Ländern vertreten ARBURG GmbH + Co KG Mit Standorten in Europa: Deutschland, Belgien, Dänemark, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Schweiz, Slowakei, Spanien, Tschechische Republik, Türkei, Ungarn | Asien: VR China, Indonesien, Malaysia, Singapur, Taiwan, Thailand, Vereinigte Arabische Emirate | Amerika: Brasilien, Mexiko, USA Mehr Informationen finden Sie unter www.arburg.com © 2016 ARBURG GmbH + Co KG Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung von ARBURG. 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