WO2003051610A1

WO2003051610A1 - Verfahren zur herstellung eines plastifiziersystems mit über seine axiale länge variierenden verschleissschutzschichten

Info

Publication number: WO2003051610A1
Application number: PCT/EP2002/014155
Authority: WO
Inventors: Paul-Eberhard Kortmann; Bernhard PÖLTL
Original assignee: Mannesmann Plastics Machinery GmbH
Current assignee: Mannesmann Plastics Machinery GmbH
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2004-06-14
Also published as: EP1472074A1; DE10161363A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Plastifiziersystems mit einer Verschleissschutzbeschichtung (6, 8), die über die axiale Länge variierende Verschleissschutzeigenschaften aufweist, wobei die Verschleissschutzschicht auf der Oberfläche von Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken und/oder auf der Innenfläche von Plastifizierzylindern (7) von Kunststoffmaschinen aufgebracht wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Oberfläche der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken oder auf der Oberfläche der Grundkörper der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken und/oder auf der Innenfläche der Plastifizierzylinder (7) ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band (1) aufgebracht wird, das in seiner Zusammensetzung an unterschiedlichen axialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken und/oder der Plastifizierzylinder (7), angepasst an die an den entsprechenden axialen Abschnitten vorherrschenden Verschleissarten, in ihrer Art oder Zusammensetzung variiert, und dass das Band (1) anschliessend thermisch behandelt wird, so dass eine verschleissgeschützte Oberfläche entsteht.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Plastifiziersystems mit über seine axiale Länge variierenden Verschleißschutzschichten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verschleißgeschützten Plastifizier- oder Compoundiersystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem Plastifizier- oder Compoundiersystem für Kunststoffmaschinen wird in einer Einzugszone festes Kunststoffrohmaterial eingezogen. Dieses wird von einer Schnecke gefördert und gemischt. In einem Aufschmelzbereich wird durch die dissipierte Energie bei zusätzlicher Temperierung das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen. Dabei treten in der Einzugszone und dem Aufschmelzbereich zwei verschiedene Verschleißtypen auf. In der Einzugszone herrscht der abrasive Verschleiß vor, in dem Aufschmelzbereich der korrosive. In der Einzugszone ist der Kunststoff noch fest. Sie wird daher auch Feststoffzone genannt. Hier tritt im Schneckenkanal und an der freien Innenwand des Plastifizierzylinders vorwiegend Korngleitverschleiß mit den charakteristischen abrasiven Verschleißschäden auf. Die Aktivflanke am Schneckensteg, d. h. die in Förderrichtung zeigende Flanke des Schneckenstegs wird durch die dort auftretenden hohen Drücke am stärksten beansprucht. Die Verarbeitung von Kunststoffmaterial mit anorganischen Farbpigment kann in dieser Zone, insbesondere unter den in der förderwirksamen Einzugszone auftretenden hohen Drücken, zu erheblichen Abrasionsverschleißerscheinungen führen. Der Verschleiß wird dabei durch die Pigmenthärte und -konzentration entscheidend beeinflußt. Gravierende Verschleißerscheinungen treten in der Feststoffzone an Spritzgießmaschinen bei der Verarbeitung von füllstoffhaltigen Kunststoffmassen und in noch stärkerem Maße an Einschnecken- und Doppelschneckenextrudern beim Compoundieren und Extrudieren von gefüllten Massen auf. Mit zunehmendem^'Atifschmelzen der Kunststoffmasse wird die Eigenbeweglichkeit der Pigment- bzw. Füllstoffpartikel erhöht, bis sie sich frei bewegen können. Die Pigment- bzw. Füllstoffpartikel können sich dann abrollen. Der gesamte Verschleiß geht dann zurück. In dem Aufschmelzbereich findet ein Übergang von Korngleitverschleiß zu Spülverschleiß, d. h. Furchungsverschleiß oder Erosion statt. Im Schmelzebereich gewinnt die Erosionskorrosion an Bedeutung. Durch die hohen Verarbeitungstemperaturen in den Kunststoffmaschinen werden teilweise die Molekülketten aufgebrochen. Die dabei entstehenden Abbauprodukte wirken korrosiv auf die Kunststoffmaschinen. Aber auch der Kunststoff selbst kann die Kunststoffmaschinen angreifen. Während des Aufschmelzens aus dem Kunststoff austretende Additive wie z. B. Flammschutzmittel können ebenfalls korrosiv wirken. Korrosionsfördernd sind auch weiterhin Verunreinigungsstoffe wie Wasser, Kohlendioxid, Chlorgas, Halogenwasserstoff, Säurereste und Elektrolytlösungen.

Aus der EP 0801 690 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verschleißschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Plastifizierschnecken für Spritzgießmaschinen bekannt, bei welchem ein metallischer, hartmetallischer oder keramischer Werkstoff mittels eines Spritzstrahles im Hoch- geschwindigkeitsflammspritz-Verfahren aufgetragen wird. Nachteilig an dieser Beschichtung von Plastifizierschnecken für Spritzgießmaschinen ist, dass sie sich nur für eine bestimmte Verschleißart optimieren läßt. Eine Anpassung an unterschiedlich beanspruchte Bereiche durch verschiedene Spritzmaterialien gestaltet sich schwierig. An dem Hochgeschwindigkeitsflamm- spritz- Verfahren ist ausserdem nachteilig, dass der Prozeß teuer und langwierig ist, sich nur eine vergleichsweise einfache Geometrie beschichten läßt und die Beschichtung schlag- bzw. stoßempfindlich ist.

Aus der DE 3943 344 C1 ist es bekannt, eine Plastifizierschnecke mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen, indem ein aus einem verschleißbeständigen metallischen Werkstoff bestehendes Wickelband auf die Stegoberseiten der Schneckenstege gewickelt und dort befestigt wird. Auf diese Weise wird über die gesamte Länge der Schneckenstege eine Verschleißschutzschicht mit einheitlichen Eigenschaften erzeugt. Eine Optimierung ist nur hinsichtlich einer bestimmten Verschleißart möglich.

Aus EP 1 029 629 A1 und EP 1 048 920 A1 ist es bekannt, die Innenseite von rohrförmigen Werkstücken mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen, indem der Schichtwerkstoff in bandförmiger Form auf die innere Oberfläche des rohrförmigen Werkstückes aufgebracht und anschließend thermisch behandelt wird. Auch hierbei wird eine uniforme Verschleißschutzschicht erzeugt, die nur hinsichtlich einer bestimmten Verschleißart optimierbar ist.

Um die eingangs beschriebenen verschiedenen Verschleißarten an unterschiedlichen Stellen an der Plastifizierschnecke und im Plastifizierzylinder berücksichtigen zu können und daran angepaßte Bereiche Oberflächenbereiche bereitzustellen, wird in der CH 445457 vorgeschlagen, eine Schnecke oder ein Gehäuse für eine Schnecke mit Lamellen zu versehen oder aus solchen Lamellen aufzubauen. Die Lamellen für die Schnecke können auf ihrer Aussenseite mit einem Kranz aus besonders verschleißfestem Werkstoff wie Hartmetall oder dergleichen versehen sein. Durch Verwendung von Lamellen mit verschiedenen Aussenseiten können diese zu einer Schnecke zusammengebaut werden, die über ihre axiale Länge an verschiedenen Bereichen eine Oberfläche aus verschiedenen Werkstoffen besitzt. In gleicher Weise können La- mellen mit einem innenliegenden Kranz zu einem Zylinder zusammengebaut werden, der eine Innenfläche mit axial variierender Verschleißschutzschicht besitzt. Dieses Verfahren ist aufwendig und teuer. Ausserdem hat es bei der Schnecke den zusätzlichen Nachteil, dass die Stege nicht stetig durchgehend sind, sondern durch Versatz der einzelnen Lamellen gebildet werden, so dass Kanten entstehen, an denen sich leicht Kunststschmelze ablagern und einbrennen kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verschleißgeschützten Plastifizier- oder Compoundiersystem für Kunststoffmaschinen anzugeben, das bei geringen Kosten und zügigem Fertigungsablauf für unterschiedlich beanspruchte Bereiche einen auf die jeweilige Verschleißart optimierten Verschleißschutz bietet, und die Panzerung von komplizierten Strukturen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Verschleißschutzbeschichtung variiert an den unterschiedlichen axialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und/oder des Plastifizierzylinders. Dabei wird die Art oder Zusammensetzung der Verschleißschutzbeschichtung an die an den entsprechenden axialen Abschnitten vorherrschenden Verschleißarten angepaßt, indem auf der Oberfläche einer Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke bzw. auf der Innenfläche von Plastifizierzylindem ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band aufgebracht wird. Die Zusammensetzung dieses Bands variiert an unterschiedlichen axialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke bzw. des Plastifizierzylinders. Dabei ist die Zusammensetzung dieses Bands an die an den entsprechenden axialen Abschnitten vorherrschenden Verschleißarten angepaßt. Das derart aufgebrachte Band wird anschließend thermisch behandelt, so dass eine verschleißgeschützte Oberfläche entsteht. Dabei kann das Band - je nach zu beschichtender Fläche - in unterschiedlichen Bearbeitungsstadien der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke aufgebracht und thermisch behandelt werden, also bereits beim Rohling des Schneckengrund- körpers im Falle einer Beschichtung der Stegoberfläche der Schnecke oder bei der fertig zerspanten Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke im Falle einer Beschichtung des Schneckengrunds. Ein weiterer Vorteil ist darin begründet, dass das Band auch zu Reparaturzwecken einer bereits verschlissenen Schnecke zum Einsatz kommen kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Band in eine spiralförmige Nut des Schneckengrundkörpers eingelegt und anschließend thermisch behandelt. In weiteren spanab- hebenden Arbeitsgängen wird der Schneckengrundkörper derart bearbeitet, dass der durch das Band verschleißgeschützte Bereich des Schneckengrundkörpers als Steg zurückbleibt. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass das Band in der Nut gut fixiert ist und nicht seitlich verrutscht.

Vorzugsweise wird das Band auf den Schneckengrundkörper aufgeklebt. Dies ist die einfachste und kostengünstigste Möglichkeit der Befestigung.

In einer vorteilhaften Variante hierzu wird das Band auf dem Schneckengrundkörper durch einen keramischen Stützzylinder oder ein Drahtgeflecht fixiert. Gegenüber der Aufklebung des Bandes entfällt in dieser Variante der Kleber. Probleme mit Verbrennungsrückständen des Klebers bei der Wärmebehandlung des Bandes treten dadurch nicht auf.

Die thermische Behandlung ist vorzugsweise ein Lötprozess. Das Band wird dabei stoffschlüssig mit dem Schneckengrundkörper verbunden, ohne dass dieser durch zu hohe thermische Belastung verzogen wird. Diese thermische Behandlung findet vorzugsweise in einem Vakuumofen statt. Oxidationsprozesse an Luftsauerstoff werden hierdurch vermieden.

In einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die thermische Behandlung mittels einer Induktionsspule. Dies ist eine schnelle und platzsparende Alternative zum Vakuumofen. Um Oxidationsprozesse an Luftsauerstoff zu vermeiden, erfolgt die thermische Behandlung mittels der Induktionsspule vorzugsweise unter Schutzgasumspülung.

In einer weiteren Alternativen hierzu erfolgt die thermische Behandlung mittels einer Flamme. Dies ist eine sehr kostengünstige Varante.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Band auf mindestens eine Flanke der Stege der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken aufgebracht. Dadurch werden auch die Flankenbereiche der Stege verschleißgeschützt und eine Korrosion oder Erodierung der Stege von der Seite der Flanke her unterbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Band auf den Grund der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke aufgebracht. Der Grund der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke wird dadurch gepanzert und vor Verschleiß geschützt. In einer Weiterbildung der Erfindung wird zu Reparaturzwecken auf einem verschlissenen Bereich einer Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke nach dessen mechanischer Vorbehandlung ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band aufgebracht. Das Band wird anschließend thermisch behandelt, so dass in dem besagten Bereich eine verschleißgeschützte Oberfläche entsteht. Vorzugsweise wird die Oberfläche spanend nachbearbeitet. Dadurch kann auf einfache Weise kostengünstig eine nicht mehr gebrauchsfertige Schnecke wieder zum Einsatz gebracht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Plastifizierzylinder in der Art zweiteilig ausgeführt, dass in einem äußeren Plastifizierzylinder eine Zylinderbuchse mit einer Verschleißschutzbeschichtung eingesetzt ist. Dies hat zum Vorteil, dass nur die Zylinderbuchse bei einer Wärmebehandlung, wie beispielsweise dem Aufsintern eines Verschleißschutzbandes, einer thermischen Belastung ausgesetzt ist. Der äußere Plastifizierzylinder wird nicht thermisch belastet. Die Gefahr eines Verziehens durch thermische Belastung wird dadurch vermieden. Die Verbindung zwischen dem äußeren Plastifizierzylinder und der Zylinderbuchse kann durch Aufschrumpfen erfolgen.

Vorzugsweise ist die Verschleißschutzbeschichtung in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und/oder des Plastifizierzylinders auf abrasiven, korrosiven oder adhäsiven Verschleiß optimiert.

Um den vorherrschenden Verschleißarten wirksam entgegenzutreten, ist vorzugsweise die Verschleißschutzbeschichtung in dem Einzugsbereich für Kunststoffrohmaterial des Plastifizier- oder Compoundiersystems vorrangig gegen abrasiven Verschleiß ausgerichtet und in dem Aufschmelzbereich des Plastifizier- oder Compoundiersystems vorrangig gegen korrosiven Verschleiß ausgerichtet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verschleißschutzbeschichtung an der Stegoberseite der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke verschieden von der Verschleißschutzbeschichtung an den Stegflanken der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und dem Schneckengrund. Im Spalt zwischen Schneckensteg und Innenwand des Plastifizierzylinders wird der Verschleiß von der Spaltweite und den Abmessungen der Füllstoffpartikel bestimmt. Bei großem Spalt treten Verschleißmechanismen wie im Schneckenkanal, d. h. wie an den Stegflanken der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und den Schneckengrund, und am freien Teil der Innenwand des Plastifizierzylinders auf. Es entsteht die Paarung Kunststoff - Füllstoff - Metall. Daraus resultiert Korngleitverschleiß und Erosion wie im Schneckenkanal. Bei einem kleinen Spalt tritt aber eine sogenannte Dreikörperabrasion mit der Paarung Metall - Füllstoff - Metall auf, abhängig von der Füllstoffpartikelgröße. In diesem Fall erweist es sich als Vorteil, die Verschleißschutzbeschichtung an der Stegoberseite der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke vorrangig gegen adhäsiven und abrasiven Verschleiß und die Verschleißschutzbeschichtung an den Stegflanken der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und den Schneckengrund vorrangig gegen korrosiven und abrasiven Verschleiß auszurichten.

Bei einem kleinen Spalt tritt im Spalt zwischen Schneckensteg und der gegenüberliegenden Innenwand des Plastifizierzylinders die Dreikörperabrasion mit der Paarung Metall - Füllstoff — Metall auf. Am freien Teil der Innenwand des Plastifizierzylinders treten Verschleißmechanismen wie im Schneckenkanal auf. Es entsteht die Paarung Kunststoff - Füllstoff - Metall. Daraus resultiert Korngleitverschleiß und Erosion. Die Innenwand des Plastifizierzylinders wird bei der Rotation der Schnecke zeitweise von der Stegoberfläche der Schnecke überdeckt, zeitweise liegt sie frei und bildet die Berandung des Schneckenkanals. Es treten daher im zeitlichen Mittel die beiden Verschleißmechanismen Abrasion wie an der Stegoberfläche der Schnecke und Korngleitverschleiß und Erosion wie im Schneckenkanal auf. Es erweist sich daher als vorteilhaft, die Verschleißschutzbeschichtung an der Stegoberseite der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke von der Verschleißschutzbeschichtung auf der Innenfläche des Plastifizierzylinders verschieden auszugestalten, um dieser unterschiedlichen Zusammensetzung der Verschleißarten Rechnung zu tragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Plastifizierzylinder modular aus einzelnen axialen Zylindersegmenten zusammengesetzt. Dies erleichtert die Beschichtung der Innenwand des Plastifizierzylinders. Insbesondere erleichtert dies die Anbringung verschiedener Verschleißschutzbeschichtungen über die axiale Länge des Plastifizierzylinders, wenn die Zylindersegmente auf die verschiedenen Verschleißschutzbeschichtungen abgestimmt sind.

Vorzugsweise entsprechen die einzelnen axialen Zylindersegmente unterschiedlichen vorrangigen Arbeitsbereichen des Plastifizier- oder Compoundiersystems. In diesen unterschiedlichen vorrangigen Arbeitsbereichen des Plastifizier- oder Compoundiersystems treten verschiedene Verschleißformen auf, so dass die Zylindersegmente in guter Näherung auf die verschiedenen nötigen Verschleißschutzbeschichtungen abgestimmt sind.

Als Beschichtungswerkstoffe werden in den Bändern entsprechend den auftretenden Verschleißformen an Schnecke und Zylinder einer oder mehrere der nachfolgenden Werkstoffe eingesetzt: AI, B, Co, Cr, Mo, Nb, Ni, Si, Ti, W, AlO-ZrO, AL-TiO, Co-Cr, Co-Ni, CO-Mo-Cr, CrC- NiCr, CrC-Ni, Cr-Ni, CrO, NiCrAI, NiCrMo, TiC-CrNi, VC-CrNi, WC-CrC-Ni, WC-CrC-NiCr, WC- Co, WC-Co-Cr, WC-Co-NiCr, WC-Ni, WC-VC-Ni, ZrO-AlO, ZrO-MgO. Bei der Auswahl ist entscheidend, daß Schneckensegment und korrespondierender Zylnderbereich nicht die gleiche Werkstoffzusammensetung haben, sondern sich im Minmieren der auftretenden Verschleißformen ergänzen. Für die Auswahl der Werkstoffkombination kann das auf der Kunststoffmaschine zu verarbeitende Material ebenfalls mitbestimmend sein.

In Zeichnungen ist eine Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schneckengrundkörper einer Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke, der spiralförmig von einem einen Beschichtungswerkstoff enthaltenden Band umwickelt wird, in einer Aufsicht,

Fig. 2 einen Schneckengrundkörper einer Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke, bei dem ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band in eine spiralförmige Nut eingelegt ist und in einer Induktionsspule getempert wird, in einer Aufsicht,

Fig. 3 eine Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke mit einer verschleißgeschützten Oberflächenschicht auf der Umfangsfläche der Stege in einer Aufsicht.

Fig. 4 einen entlang seiner Längsachse halb aufgeschnittenen Plastifizierzylinder mit einer Verschleißschutzbeschichtung auf seiner Innenfläche

Fig. 5 Querschnitt durch einen Schneckengrundkörper mit aufgewickeltem Band und Fixierung des Bandes durch einen Stützstrumpf,

Fig. 6 Querschnitt durch einen Schneckengrundkörper mit aufgewickeltem Band und Fixierung des Bandes durch einen Stützzylinder.

Ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band 1 wird spiralförmig um einen gegebenenfalls zuvor spanend bearbeiteten Schneckengrundkörper 2 einer Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke gewickelt (Fig. 1). Das Band 1 ist auf seiner Innenseite mit einem Kleber versehen und haftet daher selbständig auf dem Schneckengrundkörper 2. In der Detailansicht A ist das auf dem Schneckengrundkörper 2 aufliegende Band 1 in einem Schnitt durch den Schneckengrundkörper 2 entlang seiner Längsachse gezeigt. An beliebigen Stellen lassen sich Bänder 1a, 1b und 1c mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufbringen. Auf diese Weise können an verschiedenen axialen Bereichen des Schneckengrundkörpers 2 der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke unterschiedliche Beschichtungswerkstoffe aufgebracht werden. Die Aufbringung der unterschiedlichen Beschichtungswerkstoffe ist denkbar einfach und bietet maximale Flexibilität. Man schneidet einfach ein Band 1a glatt ab und fügt daran nahtlos ein anderes Band 1 b an und wiederholt diesen Schritt mit den nachfolgenden Bändern 1c und so weiter, so dass die Fugen kaum zu erkennen sind und der Eindruck entsteht, das Band 1 läuft einfach fort. Diese Vorgehensweise wird so oft wiederholt, wie weitere Beschichtungswerkstoffe gewünscht sind. Die Länge der axialen Bereiche mit einem bestimmten Beschichtungswerkstoff ist mit dieser Technologie beliebig frei wählbar. Der Schneckengrundkörper 2 mit dem aus verschiedenen Abschnitten zusammengesetzten Band 1 wird anschließend getempert. Dabei schmilzt das Band 1 kurz an und bildet mit dem Schneckengrundkörper 2 eine Lötverbindung aus. Bei diesem kurzen Aufschmelzen schließt sich auch die Fuge zwischen zwei Bandabschnitten, d.h. zwischen 1a und 1 b sowie zwischen 1b und 1c und so fort. Anschließend wird an den von dem Band 1 freigelassenen Stellen des Schneckengrundkörpers 2 Material abgetragen, so dass sich der Grund 4 einer Schnecke herausbildet und die stehengelassenen Bereiche, auf denen das Band 1 aufgelötet ist, als Stege 5 einer Schnecke übrig bleiben. Die Oberfläche der Stege 5 sind jetzt durch eine Verschleißschutzbeschichtung 6 gepanzert, wie dies aus Fig. 3 und Datailansicht C ersichtlich ist.

Es ist auch möglich, ein Band 1 mit einer in sich über seine Länge variierenden chemischen Zusammensetzung aufzutragen. Bei Standardschnecken könnte ein Band 1 mit in der Weise vorgegebener variierender chemischen Zusammensetzung aufgetragen werden, die eine Beschichtung ergibt, die optimal an die verschiedenen auftretenden Verschleißarten in dem Plastifizier- oder Compoundiersystem für Kunststoffmaschinen angepaßt ist.

In einer in Fig. 2 dargestellten Weiterbildung der Erfindung werden die Bänder 1a, 1b, 1c uns so weiter in eine spiralförmige Nut eingelegt, so dass die Oberseite des zusammengesetzten Bandes 1 als ganzes bündig mit der Oberfläche des Schneckengrundkörpers 2 abschließt. In der Detailansicht B ist in einem Schnitt durch den Schneckengrundkörper 2 entlang seiner Längsachse der bündige Abschluß des Bandes 1 an seiner Oberseite mit der Oberfläche des Schneckengrundkörpers 2 gut zu erkennen. Zum Auflöten des Bandes 1 wird der Schneckengrundkörper 2 axial durch eine Induktionsspule 3 geschoben. Dabei verbrennt der Kleber auf der Innenseite des Bandes 1 und das Band 1 schmilzt kurz an und geht mit dem Schneckengrundkörper 2 eine Verbindung in Form einer Lötung ein. Anschließend wird auch in diesem Beispiel an den von dem Band 1 freigelassenen Stellen des Schneckengrundkörpers 2 Material abgetragen, so dass sich der Grund 4 einer Schnecke herausbildet und die stehengelassenen Bereiche, auf denen das Band 1 aufgelötet ist, als Stege 5 einer Schnecke übrig bleiben. Die Oberfläche der Stege 5 sind jetzt durch eine Verschleißschutzbeschichtung 6 gepanzert, wie dies aus Fig. 3 und Datailansicht C ersichtlich ist.

In Fig. 4 ist ein entlang seiner Längsachse halb aufgeschnittenen Plastifizierzylinder 7 mit einer Verschleißschutzbeschichtung 8 auf seiner Innenfläche aufgezeigt. Zu seiner Verschleißschutzbeschichtung 8 wurden mehrere breite je nach auftretender Verschleißart optimierte Beschich- tungsbänder 1a bis 1e an der Innenfläche entlang der Umfangsrichtung aufgetragen. Durch anschließendes Tempern schmelzen die Bänder 1a bis 1e kurz an und bilden mit dem Schneckengrundkörper 2 eine Lötverbindung. Ausserdem werden die Fugen zwischen den den Bändern geschlossen. Auf diese Weise entsteht eine durchgehende Verschleißschutzschicht 8 mit Abschnitten 8a bis 8e, die unterschiedliche verschleißmindernde Substanzen enthalten, je nach den jeweiligen Erfordernissen.

Wenn man auf das Verkleben des Bandes 1 mit dem Schneckengrundkörper verzichten möchte, kann gemäß Figur 5 vorgegangen werden. Zunächst wird das Band 1 auf den Schneckengrundkörper 2 aufgewickelt und anschließend ein dehnbarer Stützstrumpf 9 übergezogen. Auf diese Weise wird das Band 1 mechanisch auf dem Schneckengrundkörper 2 fixiert. Gegebenenfalls kann durch das Geflecht des Stützstrumpfes 9 hindurch eine Nachjustierung der Lage des Bandes 1 vorgenommen werden. Als Stützstrumpf kann beispielsweise ein antihaft beschichtetes Drahtgeflecht verwendet werden.

Anstelle des Stützstrumpfes 9 kann auch ein Stützzylinder 10 verwendet werden, der gemäß Figur 6 von einer oberen Halbschale 11 und einer unteren Halbschale 12 gebildet wird, die auf ihrer Innenseite eine Antihaftfolie 13 aufweisen. Die Halbschalen können in ihrem Innern eine Schüttung 14 besitzen, um der Innenseite des Stützzylinders eine gewisse Flexibilität zu geben, was sich vorteilhaft auf die Lagefixierung des Bandes 1 auswirkt.

Bezugszeichenliste

Band aus Einzelabschnitten 1a bis 1e unterschiedlicher Werkstoffzusammensatzung Schneckengrundkörper Induktionsspule Grund Steg Verschleißschutzbeschichtung mit unterschiedlichen Eigenschaften 6a bis 6c Plastifizierzylinder Verschleißschutzbeschichtung mit unterschiedlichen Eigenschaften 8a bis 8e Stützstrumpf Stützzylinder Obere Halbschale des Stützzylinders Untere Halbschale des Stützzylinders Antihaftfolie Schüttung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Plastifiziersystems mit einer Verschleißschutzber- schichtung (6, 8), die über die axiale Länge variierende Verschleißschutzeigenschaften aufweist, wobei die Verschleißschutzschicht auf der Oberfläche von Plastifizier-, Mischoder Förderschnecken und/oder auf der Innenfläche von Plastifizierzylindem (7) von Kunststoffmaschinen aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken oder auf der O- berfläche der Grundkörper der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken und/oder auf der Innenfläche der Plastifizierzylinder (7) ein einen Beschichtungswerkstoff enthaltendes Band (1) aufgebracht wird, das in seiner Zusammensetzung an unterschiedlichen a- xialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken und/oder der Plastifizierzylinder (7), angepaßt an die an den entsprechenden axialen Abschnitten vorherrschenden Verschleißarten, variiert, und dass das Band (1) anschließend thermisch behandelt wird, so dass eine verschleißgeschützte Oberfläche entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Band (1) um Bänder 1a, 1b, 1c, ... verschiedener Zusammensetzung handelt, die aufgebracht werden, wobei die Bänder 1a, 1 b, 1c,... aneinanderstos- sen, und dass die Bänder 1a, 1b, 1c ... anschließend thermisch behandelt werden, so dass sie mit der zu beschichtenden Oberfläche eine Verbindung eingehen und die Fugen zwischen den Bändern verschwinden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder 1a, 1 b, 1c,... einen oder mehrere der nachfolgenden Werkstoffe AI, B, Co, Cr, Mo, Nb, Ni, Si, Ti, W, AlO-ZrO, AL-TiO, Co-Cr, Co-Ni, CO-Mo-Cr, CrC-NiCr, CrC-Ni, Cr-Ni, CrO, NiCrB, NiCrAI, NiCrMo, TiC-CrNi, VC-CrNi, WC-CrC-Ni, WC-CrC- NiCr, WC-Co, WC-Co-Cr, WC-Co-NiCr, WC-Ni, WC-VC-Ni, ZrO-AlO, ZrO-MgO enthalten, wobei die Bänder 1a, 1 b, ^....unterschiedliche Werkstoffe oder unterschiedliche Werkstoffkombinationen enhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Bänder 1a, 1 b, 1c,... jeweils unterschiedliche Werkstoffe oder unterschiedliche Werkstoffkombinationen enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder 1a, 1b, 1c,... einen oder mehrere der nachfolgenden Werkstoffe AI, B, Co, Cr, Mo, Nb, Ni, Si, Ti, W, AlO-ZrO, AL-TiO, Co-Cr, Co-Ni, CO-Mo-Cr, CrC-NiCr, CrC-Ni, Cr-Ni, CrO, NiCrB, NiCrAI, NiCrMo, TiC-CrNi, VC-CrNi, WC-CrC-Ni, WC-CrC- NiCr, WC-Co, WC-Co-Cr, WC-Co-NiCr, WC-Ni, WC-VC-Ni, ZrO-AlO, ZrO-MgO enthalten, wobei die Bänder 1a, 1 b, 1c,...jeweils den gleichen Werkstoff oder die gleiche Werkstoffkombination in jeweils unterschiedlichen Konzentrationen enthalten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Bänder 1a, 1b, 1c,... den gleichen Werkstoff oder die gleiche Werkstoffkombination in jeweils unterschiedlichen Konzentrationen enthalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einzugszone der Schnecke ein erstes Band 1 a und für den Aufschmelzbereich ein zweites Band 1b verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein durchgehendes Band (1) verwendet wird, das eine über seine Länge variierende chemische Zusammensetzung besitzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Band einen oder mehrere (Kombination) der nachfolgenden Werkstoffe AI, B, Co, Cr, Mo, Nb, Ni, Si, Ti, W, AlO-ZrO, AL-TiO, Co-Cr, Co-Ni, CO-Mo-Cr, CrC-NiCr, CrC-Ni, Cr-Ni, CrO, NiCrB, NiCrAI, NiCrMo, TiC-CrNi, VC-CrNi, WC-CrC-Ni, WC-CrC- NiCr, WC-Co, WC-Co-Cr, WC-Co-NiCr, WC-Ni, WC-VC-Ni, ZrO-AlO, ZrO-MgO enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Band in seinem Längenverlauf in seiner Werkstoffzusammensetzung variiert.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Band einen einzigen Werkstoff oder eine einzige Werkstoffkombination enthält und in seinem Längenverlauf die Konzentration des Werkstoffs oder der Werkstoffkombination variiert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (6, 8) in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und/oder des Plastifizierzylinders (7) auf abrasiven, korrosiven oder adhäsiven Verschleiß optimiert ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (6, 8) in einem Einzugsbereich für Kunststoffrohmaterial des Plastifizier- oder Compoundiersystems vorrangig gegen abrasiven Verschleiß beschichtet wird und in einem Aufschmelzbereich des Plastifizier- oder Compoundiersystems vorrangig gegen korrosiven Verschleiß beschichtet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stegoberseite der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke eine andere Verschleißschutzbeschichtung (6) als auf die Stegflanken der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und dem Schneckengrund aufgebracht wird, wobei die Verschleißschutzbeschichtung (6) an der Stegoberseite der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke vorrangig gegen adhäsiven und abrasiven Verschleiß und die Verschleißschutzbeschichtung (6) an den Stegflanken der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke und den Schneckengrund vorrangig gegen korrosiven und abrasiven Verschleiß ausgerichtet ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (6) an der Stegoberseite der Plastifizier-, Mischoder Förderschnecke verschieden ist von der Verschleißschutzbeschichtung (8) auf der Innenfläche des Plastifizierzylinders (7).

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Plastifizierzylinder (7) modular aus einzelnen axialen Zylindersegmenten zusammengesetzt ist, die unterschiedlichen vorrangigen Arbeitsbereichen des Plastifzier- und Compoundiersystems entsprechen, und dass in den Zylindersegmenten Bänder 1'a bis 1 'e mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften aufgebracht und anschließend thermisch behandelt werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das durchgehende Band (1) oder die Bänder (1a, 1b, 1c, ...) in eine spiralförmige Nut des Schneckengrundkörpers (2) eingelegt werden, anschließend thermisch behandelt werden und dass im weiteren der Schneckengrundkörper (2) derart bearbeitet wird, dass der durch das Band (1) bzw. die Bänder (1a, 1b, 1c....) verschleißgeschützte Bereich des Schneckengrundkörpers (2) als Steg (5) zurückbleibt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) oder die Bänder (1a, 1b, 1c,...) auf dem Schneckengrundkörper (2) durch einen Stützzylinder (10) oder einen Stützstrumpf (9), beispielsweise ein Drahtgeflecht, fixiert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung in einem Vakuumofen stattfindet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung mittels einer Induktionsspule (3) erfolgt, vorzugsweise unter Schutzgasumspülung.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1 ) bzw. die Bänder (1a, 1b, 1c,...) auf mindestens eine Flanke der Stege (5) der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecken aufgebracht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1 ) auf den Grund (4) der Plastifizier-, Misch- oder Förderschnecke aufgebracht wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zu Reparaturzwecken auf einem verschlissenen Bereich einer Plastifizier-, Mischoder Förderschnecke oder eines Plastifizierzylinders (7) nach dessen mechanischer Vorbehandlung ein Band (1 ) oder Bänder (1a, 1b, 1c ) aufgebracht werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiteiliger Plastifizierzylinder (7) in der Art verwendet wird, dass in einem äußeren Plastifizierzylinder eine Zylinderbuchse mit einer Verschleißschutzbeschichtung eingesetzt wird, die eine über die axiale Länge variierende Zusammensetzung aufweist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, das Band (1 ') bzw. die Bänder (1'a - 1'e) im Plastifizierzylinder (7) eine andere Werkstoffzusammensetzung enthält als das Band (1) bzw. die Bänder (1a, 1b, 1c,...) der Schnecke in diesem axialen Bereich, so dass sich die Reibpartner des Plastifizierzylinders einerseits und der Schnecke andererseits in ihrer Werkstoffzusammensetzung unterscheiden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, das Band (1 ') bzw. die Bänder (1'a - 1'e) im Plastifizierzylinder (7) und das Band (1 ) bzw. die Bänder (1a, 1 b, 1c,...) der Schnecke in diesem axialen Bereich jeweils die gleiche Werkstoffzusammensetzung in unterschiedlichen Werkstoffkonzentrationen enthal- ten, so dass sich die Reibpartner des Plastifizierzylinders einerseits und der Schnecke andererseits in ihrer Werkstoffkonzentration unterscheiden.