Maxi Melt-Schnecke. Quelle: Maxi Melt

Vergleich des konventionellen 3-Zonen-Schneckenkonzepts (oben) mit der durchgehend konischen und variabel steigenden Maxi Melt-Schnecke – hier in Kombination mit einem Mischteil. Quelle: Maxi Melt

Bei Centroplast in Montecarlo bei Lucca werden Pflanztöpfe aus Recycling-Kunststoff hergestellt, deren Produktionskonstanz und Oberflächengüte durch die Umstellung der Plastifiziereinheit auf Maxi Melt-Schnecken deutlich gesteigert werden konnten. Quelle: Maxi Melt

Durch ihre 1-Zonen-Auslegung schmelzen die Plastifizierschnecken von Maxi Melt materialschonend und homogen auf. Quelle: Maxi Melt

Mischverhalten einer Schnecke ohne Mischteil. Quelle: Maxi Melt

Im Vergleich zur Maxi Melt-Mischerkombination an einer «Pack»-Schnecke für den Behälter-Spritzguss. Quelle: Maxi Melt

Tuning für die Plastifiziereinheit

Publiziert

Die homogen aufschmelzenden Plastifizierschnecken für Spritzgiess- und Extrusionsanwendungen des niederländischen Unternehmens Maxi Melt unterscheiden sich von den traditionellen 3-Zonen-Schnecken durch eine 1-Zonen-Auslegung. Dabei nimmt die Gangtiefe über die gesamte Schneckenlänge gleichmässig ab. Gleichzeitig steigt das Gewinde variabel. Die Anwendungsvorteile sind das vergleichsweise gleichförmigere, materialschonendere und homogenere Aufschmelzverhalten.

Auch wenn in der Regel Hunderte Tonnen von Kunststoff durch eine Plastifiziereinheit laufen können, so bleiben Schnecken und Zylinder Verschleissteile, deren Austausch bisweilen ansteht. Hier kann Maxi Melt als Ausrüstungsspezialist bei der anwendungsfokussierten Performance-Steigerung durch Hochleistungsschnecken punkten.

Leistungssteigerung durch Alternativkonzept
Die Maxi Melt-Schnecke besitzt – anders als die 3-Zonen-Schnecke – eine innovative Geometrie. Der wesentliche Unterschied ist der Verzicht auf eine Kompressionszone zwischen Einzugs- und Meteringzone. So wird die Gangtiefe reduziert und damit das aufschmelzende Kunststoffgranulat gezielt unter Druck gesetzt. Das erhöht die Reibung und Scherung im Granulat-Schmelze-Gemisch und das Aufschmelzen wird beschleunigt.

Über die gesamte Länge verläuft ein gleichförmig konischer Kern mit einem Gewinde, dessen Steigung über die Schneckenlänge variiert. Die Kernkonizität folgt der Volumenreduktion während das Kunststoff-Granulat schmilzt. Da sie gleichmässig mit einer niedrigen Kompressionsrate über die gesamte Schneckenlänge verläuft, werden sowohl zu kalte, als auch überhitzte Schmelze vermieden, die zu Ablagerungen führen können. Die insgesamt zur Verflüssigung notwendige Wärme wird analog zur 3-Zonen-Schnecke sowohl über die Zylinderheizung von aussen, als auch über die im Kunststoff mechanisch erzeugte Scher- und Knetwärme zugeführt. Jedoch werden die Knet- und die Scherwärme durch die Veränderung der Gewindesteigung und die Definition der Radien am Übergang vom Schneckenkörper in den Gewindegang gesteuert. In gewissen Grenzen kann durch die Gangsteigung auch die Länge des Gewindeganges variiert werden. Dadurch kann im Nachrüstfall die Leistung einer Plastifiziereinheit mit einem üblichen 20:1- oder 22:1-L/D-Verhältnis dem einer Bar riereschnecken-Plastifizierung angenähert werden, ohne grundsätzliche und teure Änderungen am Plastifizieraggregat vornehmen zu müssen.

Performance-Vorteile in vier Anwendungsklassen
Die Maxi Melt-Schnecken, mit variabler Steigung und konischem Kern, sind in verschiedenen Basisauslegungen verfügbar, aus denen anwendungsspezifisch Spezialausführungen abgeleitet werden können.

  • Maxi Melt Präzision: Schnecken mit niedriger Kompression, einer langen Übergangszone und einem «Pineapple»- Mischteil.
  • Maxi Melt Pack: Schnecken für den Spritzguss von dünnwandigen Produkten, bei denen insbesondere eine gute Homogenisierung und eine gleichmässige Farbstoff-Verteilung erforderlich sind. Hier wurden zwei hintereinander positionierte Mischer nach dem «Madock» und dem «Pineapple»-Layout kombiniert. 
  • Maxi Melt Ultra: Schnecken zur Verarbeitung hochviskoser Kunststofftypen, z. B. mit einem MFI von 0,2 bis 0,8 g/10 min – bei herkömmlichen Schnecken müssten sie zur Vermeidung von Überhitzungen langsamer plastifiziert werden.
  • Maxi Melt Spezial: Layoutdaten können auf spezifische Kundenanforderungen abgestimmt werden, zum Beispiel auf die Verarbeitung von Sonderwerkstoffen wie Keramik, PVC oder wenn die Zykluszeit reduziert werden soll

Anwender Centroplast bestätigt das Konzept
Der italienische Pflanztopf-Hersteller Centroplast SRL in Montecarlo bei Lucca setzt Maxi Melt-Schnecken ein. Dort konnte das eingesetzte PE- und PP-Regenerat mit üblichen 3-Zonen-Schnecken nur mit einem inakzeptablen Ausschussanteil verarbeitet werden. In drei Schritten konnten die Probleme gelöst werden.

Der erste Schritt war die Umstellung auf die «Präzisions»-Schnecke. Der Aufschmelzprozess wurde optimiert, der Plastifizierprozess wurde stabiler, Überhitzung und Abbau wurden reduziert. Die Maxi Melt-Schnecke schmilzt das Granulat schneller auf, sodass es länger und intensiver homogenisiert wird. Das äussert sich ausserdem in einem geringeren Energieeinsatz beim Plastifizieren, wie zahlreiche Versuchsreihen belegen. Der zweite Schritt war die Umstellung auf die «Pack»-Schnecke mit zwei Mischelementen. Das verbesserte distributive Mischen der Pigmente steigerte insbesondere die optische Qualität der Blumentöpfe.

Der dritte Optimierungsschritt war die Umstellung auf die «Extreme»- Schnecke (neu entwickeltes Profil mit auf 10 D verlängerter Mischzone). Die zusätzlichen Gewindestege im Schneckengang erzeugen im vorderen Schneckendrittel bei der Polymerschmelze eine zusätzliche Scherströmung nach dem Barriereprinzip. Das verbessert sowohl die Verteilung der Pigmente- als auch der unterschiedlichen Kunststoffanteile in der Recyclingschmelze Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Schwankungsbreite der Plastifizierzeit von 5,4 Sekunden sank für gemischtes Recyclingmaterial auf 0,27 Sekunden (+/– 2,5 %). Auch die Ausschussrate durch unzureichend gefüllte oder überfüllte Blumentöpfe sank auf nahezu null. Ein positiver Nebeneffekt: Die optische Oberflächenqualität der Blumentöpfe konnte nochmals deutlich gesteigert werden

EVENTS

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 14.-16. Februar 2023

Ort: Köln (D)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 14.-17. Februar 2023

Ort: Nürnberg (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 07.-10. März 2023

Ort: Lyon (F)

ZHAW-IFM Day

Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

Datum: 10. März 2023

Ort: Wädenswil (CH)

Hannover Messe

TRANSFORMING INDUSTRY TOGETHER

Datum: 17.-21. April 2023

Ort: Hannover (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 25.-27. April 2023

Ort: Stuttgart (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04.-10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Als europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows bildet die LABVOLUTION das gesamte Spektrum der Laborwelt ab und zeigt neue Wege für Anwenderbranchen auf.

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Messegelände Hannover (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Interationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 06.-09. Juni 2023

Ort: Palexpo Genf (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 04.-05. Juli 2023

Ort: Berlin (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05.-07. September 2023

Ort: Bern (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 13.-16. September 2023

Ort: Düsseldorf (D)

W3+ Fair Rheintal

Europas führende Plattform für Hightech-Innovationen

Datum: 20. -21. September 2023

Ort: Dornbirn (A)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 07.-08. November 2023

Ort: Stuttgart (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führenden Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 2024

Ort: Bulle (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Digital (CH)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

Bezugsquellenverzeichnis